5. BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN
3.1.1. Tính chất điện hóa của phân tử DBV trên nền điện cực HOPG và
PHÂN TỬ DBV
3.1.1. Tính chất điện hóa của phân tử DBV trên nền điện cực HOPG và graphene graphene
Tính chất điện hóa của viologen được khảo sát bằng phương pháp thế quét vòng tuần hoàn (CV). Hình 3.1a biểu thị CV của graphite (HOPG) và graphene (graphene phủ trên đế Cu, viết tắt là G-Cu) trong dung dịch đệm H2SO4 5 mM trương ứng với đường màu đen và màu xám; trong dung dịch H2SO4 5 mM + DBV2+ 1 mM, tương ứng với đường màu đỏ và xanh).
Hình 3.1. Các CV của HOPG và graphene trong dung dịch đệm H2SO4 (đƣờng màu đen và xám) và trong dung dịch H2SO4 + DBV2+ 1 mM (đƣờng màu đỏ và xanh). Hai
cặp pic thuận nghịch R1 và O1; R2 và O2 đặc trƣng cho quá trình oxi hóa khử thuận nghịch của của phân tử DBV
Phản ứng khử ion H+ xảy ra ở vùng thế âm nhất quan sát được trên CV của điện cực graphite và graphene trong môi trường acid. Nói cách khác pic
Ở CV của dung dịch nền H2SO4 (đường màu đen và xám), hầu như không có sự xuất hiện bất kỳ pic đặc trưng nào khác ngoài pic khử H+. Trong khi đó, CV của dung dịch chứa DBV (đường màu đỏ và xanh), ngoài pic khử H+ còn có sự xuất hiện của hai cặp pic oxi hóa khử thuận nghịch là R1 và O1; R2 và O2. Sự xuất hiện các pic này trong các đường CV liên quan đến sự thay đổi điện dung gây ra bởi các quá trình hóa học hoặc vật lý xảy ra tại giao diện rắn/lỏng. Cụ thể, khi điện thế được quét từ dương sang âm, hai pic khử R1 và R2 tương ứng với các quá trình khử lần lượt của dication DBV2+ thành monocation gốc DBV+ và sau đó là phân tử không mang điện DBV0; ngược lại, khi điện thế được quét ngược từ âm sang dương, các pic oxi hóa O1 và O2 lần lượt tương ứng với quá trình oxi hóa của phân tử DBV0 thành DBV+ và DBV2+ [27, 29] theo các phương trình phản ứng sau:
DBV2+ + e- V+
(3.1)
DBV+ + e- DBV0
(3.2)
Quá trình cho nhận electron và công thức cấu tạo tương ứng của các phân tử được trình bày trong Hình 3.1b.
Kết quả thu được cho thấy trạng thái oxi hóa của phân tử DBV tại giao diện phân cách rắn/lỏng có thể được kiểm soát thông qua điện thế áp vào điện cực làm việc HOPG và graphene. Cụ thể, dibenzyl viologen tồn tại ở trạng thái oxi hóa +2 trong vùng thế dương hơn so với pic R1, ở trạng thái oxi hóa +1 trong vùng thế trong khoảng pic R1 và R2, ở trạng thái oxi hóa 0 trong vùng thế âm hơn pic R2.