Prof.ssa Patrizia Mussini - Dipartimento di Chimica

Elettrochimica per lo studio della Materia e della Reattività
Elettroanalisi Molecolare
Prof. Patrizia Romana Mussini con Dott. Serena Arnaboldi
Università degli Studi di Milano
Dipartimento di Chimica
TECNICHE ELETTROANALITICHE APPLICATE NEI NOSTRI PROGETTI
Pile di Harned e di Baucke per la determinazione di
standard pH-metrici primari e secondari secondo le
raccomandazioni IUPAC
Elettrodi ionoselettivi
Voltammetria
0. 00 0 04
0. 00 0 03
Voltammetria ciclica CV, Differential Pulse
Voltammetry DPV, Square Wave Voltammetry SWV,
tecniche di stripping
Elettrodo a disco rotante (RDE)
Elettrodi a mercurio gocciolante e stazionario
Elettrodi trasparenti ITO
Elettrodi screen printed
0. 00 0 02
0. 00 0 01
I/A
Voltmetro elettronico ad altissima impedenza d’ingresso,
generatore di idrogeno, elettrodo e cella a idrogeno,
elettrodi e celle ad amalgama, celle con trasporto,
elettrodi ionoreversibili (chinidrone, AgCl, Hg2Cl2…)
0. 00 0 00
-0. 00 0 01
-0. 00 0 02
-1. 5
-1
- 0 .5
0
E
0 .5
1
1 .5
2
/ V (SC E )
Au electrode (EQCM),
CH2Cl2 + 0.1 M TBAPF 6, 0.2 V s -1
0
0 .2 5
-1 00
0 .2 0
-2 00
-3 00
0 .1 5
-4 00
Misure di pH, rH e potenziali redox
I / mA
-6 00
-7 00
0 .0 0
-8 00
-9 00
-0 .0 5
0.001 M TX
-1 000
-1 100
-0 .1 0
-1
-0 .7 5
-0.
-0.5
5
- 0.25
0. 25
0
0.25
0. 25
0.5
0. 5
0 .7 5
1
1.25
1. 25
+
E /V ( Fc /F c)
(con Prof. W. Kutner e Dr. K. Noworyta,
Institute of Physical Chemistry,
Polish Academy of Science (Varsavia, Polonia)
0.000004
1. 6
0. 0000035
1. 4
Counteranion
ingress/egress
0.000003
0. 0000025
1. 2
1
0.000002
0. 8
0. 0000015
e of
reas
r inc
ula film
Reg
r
yme
pol
0.000001
0. 0000005
0
0
25
50
75
100
125
150
the
0. 6
monomer units nm- 2
Elettrodi di riferimento e Ponti salini
-5 00
0 .0 5
η f / Hz
Electrochemical Quartz Crystal Microbalance
(EQCM)
0 .1 0
ηm/ g
Potenziometria
Argomenti di tesi 2014/2016
0. 4
0. 2
0
175
200
225
t /s
0.35
Conduttimetria
0V
0.10 V
0.20 V
0.30 V
0.40 V
0.50 V
0.60 V
0.65 V
0.70 V
0.75 V
0.80 V
0.85 V
0.90 V
0.95 V
1.00 V
1.05 V
1.10 V
1.15 V
1.20 V
0.3
0.25
0.2
A
Tecniche Combinate
Conduttimetro e celle di conduttività
0.15
0.1
Elettrodo twin band e circuito bipotenziostatico per misure di
conduttività di film sottili
Spettroscopia di Impedenza Elettrochimica (EIS)
Spettroelettrochimica UV-Visibile-NIR
0.05
0
300
400
500
600
700
800
900
1000
1 100
λ / nm
(con Dott.ssa Monica Panigati, UNIMI)
Spettroelettrochimica Dicroismo Circolare (CD)
(con Prof. Sergio Abbate e Prof. Giovanna Longhi, Università di Brescia)
Fotoelettrochimica
(con Prof. Elena Selli e Dr. G. Chiarello)
Amperometria
Cella di Clark
per la misura
dell’ossigeno disciolto
Prossimamente disponibili anche tecniche avanzate di deposizione e caratterizzazione
di film sottili nel nuovo laboratorio dipartimentale SmartMatLab!
ELETTRODI CHIRALI
per la discriminazione
e la valutazione
di eccessi enantiomerici
degli antipodi di molecole
d'interesse farmaceutico e biologico
Abbiamo da pochi mesi presentato (Angew. Chem. Int. Ed., 53(10), 26232627, 2014; Chemistry, in press.) una rivoluzionaria famiglia di materiali
molecolari chirali a base tiofenica che permettono di ottenere per
elettrodeposizione elettrodi perfettamente speculari, in grado di separare
nettamente (per la prima volta nella letteratura scientifica!) i segnali di
antipodi di molecole chirali, permettendo di discriminarli e anche di
stimare l'eccesso enantiomerico. La ricerca proposta consiste sia nella
preparazione degli elettrodi enantiopuri per elettrooligomerizzazione o
altre tecniche di deposizione disponibili nel nuovo laboratorio
dipartimentale di caratterizzazione avanzata SmartMatLab) sia nella
messa a punto di protocolli per la loro applicazione alla discriminazione
degli enantiomeri di molecole d'interesse farmaceutico e biologico.
Collaborazione con Prof. Francesco Sannicolò, con ISTM-CNR e con
Università dell'Insubria
Elettrochimica ed elettroanalisi
in LIQUIDI IONICI
Elettroanalisi per lo sviluppo
di LIQUIDI IONICI CHIRALI
I liquidi ionici sono sali organici liquidi a temperatura ambiente, che
sono allo stesso tempo buoni solventi e buoni trasportatori di carica.
Questo, unitamente alla bassa volatilità, li ha resi negli ultimi anni
mezzi di reazione innovativi molto attraenti, per i processi chimici in
generale, e in particolare per i processi elettro-chimici dove essi
svolgono contempo-raneamente la funzione di solvente e di elettrolita di
trasporto, e hanno prestazioni eccellenti per esempio nei processi di
elettrodeposizione di materiali organici e inorganici. La chiralità li può
rendere anche "intelligenti", in quanto capaci di distinguere molecole
esistenti
come
immagini
speculari,
promuovendo
processi
enantioselettivi. Per esaltare questa proprietà proponiamo un approccio
in cui l'origine della chiralità non é pun-tuale, ma inerente all'intera
unità strutturale che conferisce al composto la proprietà di esistere come
liquido ionico.
In questo ambito proponiamo progetti su
Elettroanalisi per lo studio dei nuovi liquidi ionici e delle loro
prestazioni come mezzi di reazione
Elettrodeposizione di materiali molecolari in liquidi ionici.
Progetto finanziato da Fondazione Cariplo, in Collaborazione con Prof.
Francesco Sannicolò, con ISTM-CNR e con Università dell'Insubria
Elettroanalisi per la CARATTERIZZAZIONE
DI MATERIALI MOLECOLARI AVANZATI
per l'optoelettronica, il fotovoltaico e la sensoristica
Le tecniche elettroanalitiche, in particolare voltammetria, spettroscopia
d'impedenza elettrochimica, microbilancia elettrochimica al quarzo,
spettroelettrochimica, fotoelettrochimica... sono oggi fondamentali per la
caratterizzazione e lo sviluppo di materiali molecolari avanzati per
l'optoelettronica, il fotovoltaico, la sensoristica, etc, sia come singola molecola,
sia come device da essa ricavato. Proponiamo dunque in questo campo una
vasta gamma di progetti in collaborazione con diversi gruppi di ricerca di
chimica organica e inorganica del nostro Dipartimento e di ISTM-CNR, relativi a
•Complessi luminescenti per OLED
•Complessi e molecole push-pull da usarsi come sensibilizzatori per celle solari
organiche
•Semiconduttori, oligomeri e polimeri conduttori per il fotovoltaico e la
sensoristica (per i quali la voltammetria è impiegata anche per la elettrosintesi
controllata e riproducibile)
Questi progetti potranno anche comprendere una interessante parte di
implementazione dei materiali caratterizzati in forma di device, grazie alla
prossima disponibilità del nuovo laboratorio dipartimentale di caratterizzazione
avanzata SmartMatLab
Elettroanalisi per il CONTROLLO QUALITA’
DEGLI ALIMENTI (Acqua, Latte, Pesce, Bevande...)
Le tecniche elettroanalitiche (conduttimetria, potenziometria,
amperometria, voltammetria...) sono fondamentali per il controllo qualità e
di processo in campo alimentare, offrendo la possibilità di monitorare
un'ampia gamma di fondamentali parametri chimico fisici.
In quest'ambito proponiamo progetti di sviluppo e applicazione di
protocolli elettroanalitici per il controllo di qualità degli alimenti, insieme
con il Dipartimento di Scienze Veterinarie per la Salute, la Produzione
Animale e la Sicurezza Alimentare.
Elettroanalisi su elettrodi elettrocatalitici per il
MONITORAGGIO DI PRIORITY ORGANIC
POLLUTANTS nelle acque lombarde
Molti tra i priority organic pollutants presenti nelle acque lombarde, di cui é
urgente sviluppare protocolli di monitoraggio e abbattimento,
appartengono alla classe degli alogenuri organici. Negli ultimi anni
abbiamo evidenziato e razionalizzato le straordinarie proprietà catalitiche
di elettrodi di metalli nobili quali Ag e Au per la elettroriduzione selettiva e
in condizioni blande del legame carbonio alogeno.
Proponiamo dunque progetti relativi all'applicazione di tali elettrodi per il
monitoraggio di priority organic pollutants alogenati, concentrandoci in
particolare su quelli presenti nelle acque lombarde.
Collaborazione con l'Università di Padova e con il CNR.

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