Katedra Chemii i Technologii Materiałów Funkcjonalnych
ELEKTROCHROMOWE WA
AŚCIWOŚCI
HEKSACYJANOśELAZIANU śELAZA (BA
EKITU PRUSKIEGO)
Elektrochromowe właściwości Błękitu Pruskiego.
Cel ćwiczenia:
" Elektrochemiczne otrzymanie Błękitu Pruskiego na FTO (fluorine doped tin oxide)
" Pomiary wielkości elektrochemicznych (potencjał piku, prąd piku, odwracalność procesu)
z przebiegów cyklowoltamperometrycznych (cv)
" Obserwacja efektu elektrochromowego otrzymanego materiału
Eksperyment:
" przygotowanie elektrody (FTO): ultrasonifikować elektrodę w wodzie, acetonie i następnie w
izopropanolu. Wyjąć i osuszyć. Zamontować na chwytaku.
1) otrzymanie Błękitu Pruskiego (BP) na ITO
Roztwór do otrzymania BP: 10ml 0.05M HCl, 20ml 0.05M K3[Fe(CN)6], 20ml 0.05M FeCl3
Materiał otrzymujemy przepuszczając przez elektrodę FTO prąd o wartości 40�A/cm2. Czas osadzania 90
s..
2) pomiary cv otrzymanego materiału
Przygotować 100 ml 1M KCl z dodatkiem kilku kropel stę\
onego HCl i zmierzyć pH.
3) Postępowanie
" Polaryzować elektrodę (10 cykli) w zakresie potencjałów od 0.6V do -0.2V wzg. Ag/AgCl (w 0.1M
KCl). Szybkość polaryzacji ustawić na 20mV/s. Podczas polaryzacji obserwować zmiany w kształcie
krzywych cv. Zarejestrować krzywe cv w funkcji szybkości polaryzacji (10, 20, 50, 100, 150 mV/s)
Przeprowadzić polaryzację elektrody w szerszym zakresie potencjałów (do 1.2 V). W trakcie
pomiarów zaobserwować efekt elektrochromowy. Przypisać kolory do odpowiednich form BP.
Pomiary przeprowadzić w naczynku trójelektrodowym o pojemności 25 ml. W skład naczynka
wchodzą: FTO/BP jako elektroda badana, Ag/AgCl (w 0.1M KCl) jako elektroda odniesienia, Pt jako
przeciwelektroda.
1
Obliczenia:
ipa
Epk Epa
ipk
Rys. 1. Typowa krzywa cv Błękitu Pruskiego na elektrodzie ITO. Schematycznie przedstawione zostały pomiary ró\
nych
wielkości: Ep potencjał piku, ip prąd piku. Indeksy a i k odpowiadają odpowiednio pikom anodowym oraz katodowym.
Wyznaczyć potencjał formalny (Ef) materiału z równania:
E + E
pk pa
E =
f
2
gdzie Epk oznacza potencjał piku katodowego, Epa oznacza potencjał piku anodowego.
Określić odwracalność reakcji redukcji i utlenienia BP, wiedząc \
e:
ipa
=1
ipk
gdzie ipk oznacza wartość prądu piku katodowego, ipa oznacza wartość prądu piku anodowego.
Grubość filmu (�) obliczyć z zale\
ności:
3
Q l0 N
A
� = �"
FA 4
l0 długość komórki elementarnej Błękitu Pruskiego (10�), NA stała Avogadro [mol-1], A powierzchnia elektrody
[cm2], F stała Faradaya [C/mol] Q ładunek osadzania filmu na FTO w zale\
ności od czasu polaryzacji (tp)
Q = 40�A / cm2 " A[cm2 ] " t [s]
p
2