Wojciechowska Aleksandra
Zakład Chemii Nieorganicznej i Analitycznej
Pracownia Teorii i Zastosowań Elektrod
Zastosowanie soli diazoniowych do elektrochemicznej modyfikacji elektrod
Aleksandra Wojciechowska
Promotor: dr hab. Agnieszka Więckowska
Opiekun:mgr Maciej Dzwonek
Przedmiotem badań niniejszej pracy jest zaprojektowanie i opracowanie metody otrzymywania warstwy unieruchomionej na powierzchni elektrody zdolnej wiązania jonów metali M2+.
Warstwę przygotowano prowadząc proces elektroredukcji soli diazoniowej, następnie usunięto grupy zabezpieczające i przeprowadzono reakcję cykloaddycji dipolarnej, znaną jako reakcja typu „click chemistry” tym samym wprowadzając reszty kwasu nitrylotrioctowego (NTA) do warstwy.
Szkielet warstwy otrzymano na powierzchni elektrody z węgla szklistego (GCE) metodą elektroredukcji soli diazoniowych syntezowanych ex situ. W tym celu zastosowano dwie sole: pierwsza z nich to sól posiadająca zabezpieczającą grupę sililową [-Si(t-Bu)3] w pozycji para- względem kationu diazoniowego, druga sól nie zawierała grupy zabezpieczającej. Proces graftingu, czyli elektroredukcji soli diazoniowej prowadzono stosując dwie techniki elektrochemiczne: woltamperometrię cykliczną oraz chronoamperometrię. Zbadano wpływ szeregu różnych czynników eksperymentalnych takich jak: liczba cykli prowadzonego procesu, zakres potencjałów, a także czas trwania procesu na jakość otrzymywanej warstwy. Etap drugi obejmował zdjęcie zabezpieczającej grupy sililowej znajdującej się w zewnętrznej części warstwy na elektrodzie przy użyciu roztworu jonów fluorkowych. Trzeci etap stanowiła reakcja cykloaddycji dipolarnej azydków do alkinów, zwana zwyczajowo reakcją Huisgena. W ten sposób do warstwy na elektrodzie wprowadzono pochodną kwasu nitrylotrioctowego (NTA), która jest czynnikiem chelatującym jony miedzi(II), niklu(II) i kobaltu(II).
Po każdym z przeprowadzonych etapów warstwę na elektrodzie charakteryzowano metodami elektrochemicznymi. Dodatkowo, analogiczne eksperymenty przeprowadzono na krysztale kwarcu z napyloną elektrodą, tak by móc grawimetrycznie (metodą mikrowagi kwarcowej) oszacować liczbę moli związków zaadsorbowanych lub usuniętych z powierzchni.
Porównując pojemności elektrody po każdym procesie można stwierdzić, iż warstwa zawierająca ugrupowania sililowe skutecznie blokuje powierzchnię elektrody, a usunięcie tego zabezpieczenia pozostawia dobrze przewodzącą warstwę na powierzchni. Reakcja cykloaddycji dipolarnej prowadzi do powstania formy 1,2,3-triazolowej zawierającej pochodną kwasu nitrylotrioctowego, stanowiącego ligand chelatujący jony miedzi, kobaltu lub niklu.
Literatura:
[1] J. Matyjewicz, A. Leśniewski, J. Niedziółka-Jonsson; Electrochem. Commun.; 48, 2014, 73-76
[2] Y.R.Leroux, H.Fei, J.Noel, C.Roux, P.Hapiot; J. Am. Chem. Soc.; 132, 2010, 14039–14041.
[3] J.E. Hein, V.V. Fokin, Chem. Soc. Rev. 39, 2010, 1302-1315.