Электрокаталитические свойства водорастворимых фталоцианинатов никеля(II) и меди(II) в реакции окисления гидроксид-ионов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе методом циклической вольтамперометрии изучено электрохимическое и электрокаталитическое поведение золотых электродов, модифицированных тетра-4-сульфофталоцианинатами никеля(II) (NiPc) и меди(II) (CuPc), в водно-щелочном растворе. Дана сравнительная оценка электрокаталитической активности исследованных металлофталоцианинатов в реакции окисления гидроксид-ионов с образованием молекулярного кислорода, проведено сопоставление с данными литературы.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

М. А. Кованова

Ивановский государственный химико-технологический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: mariia.a.kovanova@gmail.com
Россия, Иваново

П. Д. Дербенева

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: mariia.a.kovanova@gmail.com
Россия, Иваново

А. С. Постнов

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: mariia.a.kovanova@gmail.com
Россия, Иваново

Т. В. Тихомирова

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: mariia.a.kovanova@gmail.com
Россия, Иваново

А. С. Вашурин

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: mariia.a.kovanova@gmail.com
Россия, Иваново

О. И. Койфман

Ивановский государственный химико-технологический университет

Email: mariia.a.kovanova@gmail.com
Россия, Иваново

Список литературы

  1. Будников, Г.К., Лабуда, Я. Химически модифицированные электроды как амперометрические сенсоры в электроанализе. Успехи химии. 1992. Т. 61. № 8. С. 1491. [Budnikov, G.K. and Labuda, J., Chemically modified electrodes as amperometric sensors in electroanalysis, Russ. Chem. Rev., 1992, vol. 61, no. 8, p. 816.] https://doi.org/10.1070/RC1992v061n08ABEH001000
  2. Choi, J., Wagner, P., Gambhir, S., Jalili, R., MacFarlane, D.R., Wallace, G.G., and Officer, D.L., Steric modification of a cobalt phthalocyanine/graphene catalyst to give enhanced and stable electrochemical CO2 reduction to CO, ACS Energy Letters, 2019, vol. 4, no. 3, p. 666. https://doi.org/10.1021/acsenergylett.8b02355
  3. Demir, E., Silah, H., and Uslu, B., Phthalocyanine modified electrodes in electrochemical analysis, Critical Rev. in Analyt. Chem., 2022, vol. 52, no. 2, p. 425. https://doi.org/ 10.1080/10408347.2020.1806702
  4. Koyun, O., Gorduk, S., Gencten, M., and Sahin, Y., A novel copper (II) phthalocyanine-modified multiwalled carbon nanotube-based electrode for sensitive electrochemical detection of bisphenol A, New J. Chemistry, 2019, vol. 43, no. 1, p. 85. https://doi.org/10.1039/C8NJ03721C
  5. Akyüz, D. and Koca, A., An electrochemical sensor for the detection of pesticides based on the hybrid of manganese phthalocyanine and polyaniline, Sensors and Actuators B: Chemical, 2019, vol. 283, p. 848. https://doi.org/ 10.1016/j.snb.2018.11.155
  6. Bounegru, A. V. and Apetrei, C., Development of a novel electrochemical biosensor based on carbon nanofibers–cobalt phthalocyanine–laccase for the detection of p-coumaric acid in phytoproducts, Int. J. Molecular Sci., 2021, vol. 22, no. 17, p. 9302.
  7. Dorovskikh, S.I., Klyamer, D.D., Fedorenko, A.D., Morozova, N.B., and Basova, T.V., Electrochemical Sensor Based on Iron (II) Phthalocyanine and Gold Nanoparticles for Nitrite Detection in Meat Products, Sensors, 2022, vol. 22, no. 15, p. 5780. https://doi.org/10.3390/s22155780
  8. Kondratenko, N.V., Nemykin, V.N., Lukyanets, E.A., Kostromina, N.A., Volkovan, S.V., and Yagupolskii, L.M., The synthesis and properties of some polyfluoroalkoxy substituted phthalocyanines, J. Porphyrins Phthalocyanines, 1997, vol. 1, no. 4, p. 341. https://doi.org/10.1002/(SICI)1099-1409(199710)1:4 <341::AID-JPP37>3.0.CO;2-K
  9. Furuyama, T., Satoh, K., Kushiya, T., and Kobayashi, N., Design, Synthesis, and Properties of Phthalocyanine Complexes with Main-Group Elements Showing Main Absorption and Fluorescence beyond 1000 nm, J. Am. Chem. Soc., 2014, vol. 136, no. 2, p. 765. https://doi.org/10.1021/ja411016f
  10. Койфман, О.И., Агеева, Т.А. Общие подходы к синтезу тетрапиррольных макрогетероциклических соединений – перспективных материалов для фотовольтаических устройств. Высокомолекулярные соединения. Серия С. 2014. Т. 56. № 1. С. 89. [Koifman, O.I. and Ageeva, T.A., Common approaches to the synthesis of tetrapyrrole macroheterocyclic compounds: promising materials for photovoltaic devices, Polymer Science. Series C, 2014, vol. 56, no. 1, p. 84.] https://doi.org/10.1134/S1811238214010056
  11. Вашурин, А.С., Кузьмин, И.А., Литова, Н.А., Петров, О.А., Пуховская, С.Г., Голубчиков, О.А. Каталитические свойства кобальтовых комплексов производных тетрапиразинопорфиразина и фталоцианина. Журн. физ. химии. 2014. Т. 88. № 12. С. 1904. [Vashurin, A.S., Kuzmin, I.A., Litova, N.A., Petrov, O.A., Pukhovskaya, S.G., and Golubchikov, O.A., Catalytic properties of cobalt complexes with tetrapyrazino porphyrazine and phthalocyanine derivatives, Russ. J. Phys. Chem. A, 2014, vol. 88, no. 12, p. 2064.] https://doi.org/10.1134/S0036024414120395
  12. Vashurin, A., Maizlish, V., Pukhovskaya, S., Voronina, A., Kuzmin, I., Futerman, N., Golubchikov, O., and Koifman, O., Novel aqueous soluble cobalt (II) phthalocyanines of tetracarboxyl-substituted: Synthesis and catalytic activity on oxidation of sodium diethyldithiocarbamate, J. Porphyrins Phthalocyanines, 2015, vol. 19, no. 4, p. 573. https://doi.org/10.1142/S1088424614501028
  13. Петров, А.В., Базанов, М.И., Юрина, Е.С. Электрохимические и электрокаталитические свойства металлополимерных и макрогетероциклических комплексов с кобальтом. Электрохим. энергетика. 2010. Т. 10. № 3. С. 141. [Petrov, A.V., Bazanov, M.I., and Yurina, E.S., Electrochemical and electrocatalytic properties of metal-polymer and macroheterocyclic complexes with cobalt, Elektrohimicheskaja energetika (in Russian), 2010, vol. 10, no. 3, p. 141.]
  14. Ndebele, N., Sen, P., and Nyokong, T., Electrocatalytic activity of Schiff base containing copper phthalocyanines towards the detection of catechol: Effect of heteroatoms and asymmetry, Polyhedron, 2021, vol. 210, p. 115518. https://doi.org/10.1016/j.poly.2021.115518
  15. Vashurin, A., Kuzmin, I., Razumov, M., Golubchikov, O., and Koifman, O., Catalytically Active Systems of Cobalt Complexes with Water-Soluble Phthalocyanines, Macroheterocycles, 2018, vol. 11, no. 1, p. 11. https://doi.org/10.6060/mhc180168v
  16. Kovanova, M.A., Derbeneva, P.D., Postnov, A.S., Tikhomirova, T.V., and Vashurin, A.S., Electrochemical Deposition of Aggregated Cobalt Sulfophthalocyanines at Gold Surfaces in Alkaline Solutions, Macroheterocycles, 2022, vol. 15, no. 1, p. 34. https://doi.org/10.6060/mhc224233k
  17. De Wael, K. and Adriaens, A., Comparison between the electrocatalytic properties of different metal ion phthalocyanines and porphyrins towards the oxidation of hydroxide, Talanta, 2008, vol. 74, p. 1562. https://doi.org/ 10.1016/j.talanta.2007.09.034
  18. Kulinich, V.P., Shaposhnikov, G.P., and Badaukaite, R.A., Sulfonaphthyloxysubstituted phthalonitriles and phthalocyanines on their basis, Macroheterocycles, 2010, vol. 3, p. 23. https://doi.org/ 10.6060/mhc2010.1.23
  19. Kulinich, V.P., Shaposhnikov, G.P., Gorelov, V.N., and Chernyaeva, E.A., Synthesis and properties of metal phthalocyanines based on disulfophthalic acid, Russ. J. Gen. Chem., 2006, vol. 76, p. 1331. https://doi.org/10.1134/S1070363206080317
  20. Peeters, K., De Wael, K., Bogaert, D., and Adriaens, A., The electrochemical detection of 4-chlorophenol at gold electrodes modified with different phthalocyanines, Sens. Actuators B Chem., 2008, vol. 128, no. 2, p. 494. https://doi.org/ 10.1016/j.snb.2007.07.039
  21. Ciardelli, F., Tsuchida, E., and Wöhrle, D., Macromolecule-Metal Complexes. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, Eds.: Ciardelli, F., Tsuchida, E., Wöhrle, D., 1996, p. 318.
  22. Zagal, J.H., Griveau, S., Silva, J.F., Nyokong, T., and Bedioui, F., Metallophthalocyanine-based molecular materials as catalysts for electrochemical reactions, Coord. Chem. Rev., 2010, vol. 254, no. 23–24, p. 2755. https://doi.org/ 10.1016/j.ccr.2010.05.001
  23. Leznoff, C.C., Phthalocyanines, properties and application. New York: VCH, Eds.: Leznoff, C. C., Lever, A.B.P., 1996, vol. 4, 536 р.
  24. Lever, A.B.P., Pickens, S.R., Minor, P.C., Licoccia, S., Ramaswamy, B.S., and Magnell, K., Charge-transfer spectra of metallophthalocyanines: correlation with electrode potentials, J. Am. Chem. Soc., 1981, vol. 103, no. 23, p. 6800.
  25. Voronina, A.A., Filippova, A.A., Znoiko, S.A., Vashurin, A.S., and Maizlish, V.E., Effect of the solvation properties of the solvent on the formation of associated structures of water-soluble Co(II) phthalocyanines, Russ. J. Inorg. Chem., 2015, vol. 60, no. 11, p. 1407.
  26. Vashurin, A.S., Non-covalent associates of metal phthalocyanines: the role of axial ligand and catalytic activity, Russ. Chem. Bull., 2016, vol. 65, no. 9, p. 2220.
  27. De Wael K., Westbroek P., and Temmerman E., Study of the deposition of a cobalt(II)tetrasulfophthalocyanine layer at gold surfaces in alkaline solution, J. Electroanal. Chem., 2004, vol. 567, no. 2, p. 167. https://doi.org/ 10.1016/j.jelechem.2003.12.021
  28. Kumar, A., Gonçalves, J.M., Furtado, V.L., Araki, K., Angnes, L., Bouvet, M., Bertotti, M., and Meunier-prest, R., Mass transport in nanoporous gold and correlation with surface pores for EC1 mechanism: case of ascorbic acid, ChemElectroChem, 2021, vol. 8, no. 11, p. 2129. https://doi.org/ 10.1002/celc.202100440
  29. Pamuk, D., Taşdemir, İ.H., Ece, A., Canel, E., and Kılıç, E., Redox pathways of aliskiren based on experimental and computational approach and its voltammetric determination, J. Braz. Chem. Soc., 2013, vol. 24, no. 8, p. 1276. https://doi.org/ 10.5935/0103-5053.20130162
  30. Caro, C.A., Bedioui, F., and Zagal, J.H., Electrocatalytic oxidation of nitrite on a vitreous carbon electrode modified with cobalt phthalocyanine, Electrochim. Acta, 2002, vol. 47, no. 9, p. 1489. https://doi.org/ 10.1016/S0013-4686(01)00875-1

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Структурные формулы тетра–4-сульфофталоцианинатов никеля(II) и меди(II)

Скачать (92KB)
Метаданные
3. Рис. 2. ЦВА-кривые, записанные на немодифицированном золотом электроде (кривая 1) и на электродах, модифицированных CuPc (2) и NiPc (3) в Na2HPO4/NaOH буферном растворе при pH 12 (25°C, фоновый электролит – 0.1 M TBAP), содержащем 0.01 М NaOH (25°C) при скорости линейной развертки потенциала 100 мВ/с

Скачать (81KB)
Метаданные
4. Рис. 3. СЭМ-изображения поверхностей немодифицированного (а) и модифицированного NiPc (б) золотых электродов

Скачать (474KB)
Метаданные
5. Рис. 4. СЭМ-изображения поверхности модифицированного NiPc золотого электрода, сделанные при различном увеличении: (а) 20 мкм; (б) 5 мкм; (в) 1 мкм

Скачать (506KB)
Метаданные
6. Рис. 5. (а) Анодные ветви вольтамперограммы окисления гидроксид-иона на золотом электроде, модифицированном NiPc в Na2HPO4/NaOH буферном растворе при pH 12 (25.0°C, фоновый электролит – 0.1 M TBAP) при различных скоростях сканирования: 10 мВ/с (1), 25 мВ/с (2), 50 мВ/с (3), 75 мВ/с (4), 100 мВ/с (5). (б) Зависимость lgIp – lgν для анодных токов NiPc. (в) Зависимость Ip – ν0.5 для анодных токов NiPc. (г) Соотношение между Ipv–1/2 и ν. (д) Соотношение между Ep и lgν

Скачать (204KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024