Электрокаталитическое восстановление кислорода на углеграфитовом электроде, модифицированном 5,15-бис(пирид-4-ил)-3,7,13,17-тетраметил-2,8,12,18-тетраэтилпорфином и его комплексами с СuII и FeIII

Минь Нгок До, Н. М. Березина,^@ М. И. Базанов, А. С. Семейкин, А. В. Глазунов

Ивановский государственный химико-технологический университет, НИИ макрогетероциклических соединений, 153000 Иваново, Россия

^@E-mail: sky_berezina@rambler.ru

DOI: 10.6060/mhc140714b
Макрогетероциклы 2015 8(1) 56-64

Методом циклической вольтамперометрии (ЦВА) проведено исследование электрохимических свойств модельных электродов с активными слоями, содержащими 5,15-бис(пирид-4-ил)-3,7,13,17-тетраметил-2,8,12,18-тетраэтилпорфин и его комплексы с Сu(II) и Fe(III) в 0.1 М водном растворе КОН. Установлены области потенциалов протекания окислительно-восстановительных процессов, связанных с превращениями порфиринового макроцикла, пиридильного фрагмента и центрального иона металла. Определены электрохимические параметры для реакции электровосстановления молекулярного кислорода (эффективное число электронов - n, коэффициент переноса - α, потенциал максимума - Eр, плотность тока - j). Показано, что процесс электровосстановления кислорода на электроде с дипиридилпорфирином и Fe^III-комплексом протекает по двухэлектронному механизму с образованием пероксид-иона, а для Cu^II-комплекса – по параллельно-последовательному пути, включая как четырехэлектронный процесс с разрывом связи в молекуле кислорода, так и двухэлектронный механизм с образованием пероксид-иона (OHˉ и HO₂^-).

References:

Click here to expand or collapse this section

1. Steele B.С.H., Heinzel A. Nature 2001, 414, 345-352.
http://dx.doi.org/10.1038/35104620

2. Spendelow J.S., Wieckowski A. Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 2654-2675.
http://dx.doi.org/10.1039/b703315j

3. Lipp L., Gottesfeld S., Chlistunoff J. J. Appl. Electrochem. 2005, 35, 1015-1024.
http://dx.doi.org/10.1007/s10800-005-7340-7

4. Lee J., Kim S.T., Cao R., Choi N., Liu M., Lee K.T., Cho J. Adv. Energ. Mater. 2011, 1, 34-50.
http://dx.doi.org/10.1002/aenm.201000010

5. Ramamoorthy R., Dutta P.K., Akbar S.A. J. Mater. Sci. 2003, 38, 4271-4282.
http://dx.doi.org/10.1023/A:1026370729205

6. Correia M.J., Pereira E.V., Salta M.M., Fonseca I.T.E. Cem. Concr. Compos. 2006, 28, 226-232.
http://dx.doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2006.01.006

7. Zhang L., Zhang J., Wilkinson D.P., Wang H. J. Power Sources 2006, 156, 2, 171-182.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2005.05.069

8. Brito P.S.D., Sequeira C.A.C. J. Power Sources 1994, 52, 1-16.
http://dx.doi.org/10.1016/0378-7753(94)01942-8

9. Xu J., Huang W.H., McCreery R.L. J. Electroanal. Chem. 1996, 410, 235-242.
http://dx.doi.org/10.1016/0022-0728(96)04545-7

10. Zhutaeva G.V., Tarasevich M.R., Radina M.V., Chenyshova I.S. Russ. J. Electrochem. 2009, 45, 1080-1088.
http://dx.doi.org/10.1134/S1023193509090146

11. Collman J.P., Kim K.J. Am. Chem. Soc. 1986, 108, 7847-7849.
http://dx.doi.org/10.1021/ja00284a067

12. Zagal J.H., Griveau S., Francisco Silva J., Nyokong T., Bedioui F. Coord. Chem. Rev. 2010, 254, 2755-2791.
http://dx.doi.org/10.1016/j.ccr.2010.05.001

13. Bazanov M.I., Berezina N.M., Karimov D.R., Berezin D.B. Russ. J. Electrochem. 2012, 48(9), 905-910.
http://dx.doi.org/10.1134/S1023193512040039

14. Jorissen L. J. Power Sources 2006, 155, 23-32.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2005.07.038

15. Chan Pham M., Dubois J.-E. J. Electroanal. Chem. 1986, 199, 153-164.
http://dx.doi.org/10.1016/0022-0728(86)87048-6

16. Degrand C. J. Electroanal. Chem. 1984, 169, 259-268.
http://dx.doi.org/10.1016/0022-0728(84)80087-X

17. Katz E., Schmidt H.-L. J. Electroanal. Chem. 1994, 368, 87-94.
http://dx.doi.org/10.1016/0022-0728(93)03039-R

18. Golabi S.M., Raoof J.B. J. Electroanal. Chem. 1996, 416, 75-82.
http://dx.doi.org/10.1016/S0022-0728(96)04728-6

19. Li Y., Lenigk R., Wu X., Gruendig B., Dong S., Renneberg R. Electroanalysis 1998, 10, 671-676.
http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1521-4109(199808)10:10<671::AID-ELAN671>3.0.CO;2-V

20. Salimi A., Eshghi H., Sharghi H., Golabi S.M., Shamsipur M. Electroanalysis 1999, 11, 114-119.
http://dx.doi.org/10.1002/(SICI)1521-4109(199902)11:2<114::AID-ELAN114>3.0.CO;2-F

21. Berezina N.M., Bazanov M.I., Semeikin A.S. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 2010, 53(1), 32-36 (in Russ.).

22. Berezina N.M., Bazanov M.I., Semeikin A.S., Glazunov A.V. Russ. J. Electrochem. 2011, 47(1), 46-51.
http://dx.doi.org/10.1134/S1023193511010046

23. Berezina N.M., Bazanov M.I., Do Ngoc Minh, Semeikin A.S. Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved., Khim. Khim. Tekhnol. 2012, 55, 45-50 (in Russ.).

24. Brisach-Wittmeyer A., Lobstein S., Gross M., Giraudeau A. J. Electroanal. Chem. 2005, 576, 1, 129-137.
http://dx.doi.org/10.1016/j.jelechem.2004.10.012

25. Van Caemalbecke E., Kutner W., Kadish K.M. Inorg. Chem. 1993, 32, 438-444.
http://dx.doi.org/10.1021/ic00056a016

26. Sazou D., Araullo-McAdams C., Han B.C., Franzen M.M., Kadish K.M. J. Am. Chem. Soc. 1990, 112, 22, 7879-7886.
http://dx.doi.org/10.1021/ja00178a005

27. Araullo-McAdams C., Kadish K.M. Inorg. Chem. 1990, 29, 2749-2757.
http://dx.doi.org/10.1021/ic00340a009

28. Chen F.-C., Cheng S.-H., Yu C.-H., Liu M.-H., Su Y.O. J. Electroanal. Chem. 1999, 474, 52-59.
http://dx.doi.org/10.1016/S0022-0728(99)00303-4

29. Kadish K.M., Royal G., Van Caemelbecke E., Gueletti L. Metalloporphyrins in Non-aqueous Media: Database of Redox Potentials. In: The Porphyrin Handbook (Kadish K.M., Smith K.M., Guilard R., Eds.) New York: Acad. Press, 2000, 9, 1-219.

30. Van Caemelbecke E., Derbin A., Hambright P., Garsia R., Doukkali A., Saoiabi A., Ohkudo R., Fukuzumi S., Kadish K.M. Inorg. Chem. 2005, 44, 11, 3789-3798.
http://dx.doi.org/10.1021/ic048820q

31. Neri B.P., Wilson G.S. Anal. Chem. 1973, 45, 3, 442-445.
http://dx.doi.org/10.1021/ac60325a011

32. Ye T., He Y., Borguet E. J. Phys. Chem. B 2006, 110, 6141-6147.
http://dx.doi.org/10.1021/jp053358w

33. Tarasevich M.R., Radyushkina K.A. Catalysis and Electrocatalysis by Metalloporphyrins. Мoscow: Nauka, 1982. 168 p. (in Russ.)

34. Tarasevich M.R., Radyushkina K.A., Bogdanovskaya V.A. ElectrochemistryofPorphyrins. Мoscow: Nauka, 1991. 312 p. (in Russ.)

35. Ji Yanfeng, Li Zhongfang, Wang Suwen, Xu Guofeng, Li Degang, Yu Xianjin J. Electrochem. Soc. 2011, 158, 2, B139-B1242.
http://dx.doi.org/10.1149/1.3521317

36. Masa J., Ozoemena K., Schuhmann W., Zagal J.H. J. Porphyrins Phthalocyanines 2012, 16, 761-784.
http://dx.doi.org/10.1142/S1088424612300091

37. He Q., Mugadza T., Hwang G., Nyokong T. Int. J. Electrochem. Sci. 2012, 7, 7045-7064.

38. Ivanova Yu.B., Semeikin A.S., Glazunov A.V., Mamardashvili N.Zh. Russ. J. Org. Chem. 2010, 46, 917-923.
http://dx.doi.org/10.1134/S1070428010060230

39. Minh Do Ngoc, Berezina N.M., Bazanov M.I., Semeikin A.S., Glazunov A.V. Macroheterocycles, 2014, 7, 73-79.
http://dx.doi.org/10.6060/mhc131159b

40. Bazanov M.I., Petrov A.V. Organic Metal Complexes: Electrochemistry, Electrocatalysis, Thermochemistry. Ivanovo: IIGPS MCHS Rossii, 2007. 174 p. (in Russ.).

41. Bazanov M.I., Petrov A.V. In: Advances in Porphyrin Chemistry, Vol. 5. (Golubchikov O.A., Ed.), SPb.: NII, St. Petersburg State University, 2007, pp. 275-292 (in Russ.)].

42. Gosser D.K., Jr. Cyclic Voltammetry: Simulation and Analysis of Reaction Mechanisms. New York: VCH, 1993. 154 p.

43. Bard A.J., Faulkner L.R. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications (2nd Edn.). New York: Wiley, 2000. 833 p.

44. Scholz F., et al. Electroanalytical Methods: Guide to Experiments and Applications. Berlin, Heidelberg, New York: Springer, 2010. 359 p.
http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-02915-8

45. Davis R.E., Horvath G.L., Tobias C.W. Electrochimica Acta 1967, 12, 287-297.
http://dx.doi.org/10.1016/0013-4686(67)80007-0

Прикрепленный файл	Размер
mhc140714b.pdf	824.42 кб

Журнал "Макрогетероциклы"

Навигация

Languages

Новости

Поиск

References: