The Effect of Redox Electrolyte on the Electrochemical Characteristics of a PEDOT–(Sodium 1,2-Naphthoquinone-4-sulfonate)/WMNT Nanocomposite Electrode

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The methods of cyclic voltammetry, galvanostatic charge–discharge, and electrochemical impedance spectroscopy were used to study the effect of electrolyte redox on the electrochemical characteristics of a composite based on a poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) conducting polymer and multiwalled carbon nanotubes (MWCNTs). To form a uniform thin layer of PEDOT on the surface of nanotubes, an enzymatic polymerization of the monomer was used. The electrochemically active compound sodium 1,2‑naphthoquinone-4-sulfonate (NQS) was a dopant in the main PEDOT chain and, at the same time, a component of the electrolyte. The addition of 12.5 mM NQS to the electrolyte increased the specific capacitance of the PEDOT–NQS/MWCNT composite electrode from 390 to 800 F/g at a potential sweep rate of 10 mV/s. In a 1 M H2SO4 + 12.5 mM NQS redox electrolyte, the composite electrode exhibited higher cyclic stability and lower charge transfer resistance compared to 1 M H2SO4. After 1000 cycles of potential scanning in the range from –0.1 to 0.8 V at a rate of 100 mV/s, the specific capacitance of the composite electrode in a solution of 1 M H2SO4 decreased by 8%, and in a solution of 1 M H2SO4 + 12.5 mm NQS increased by approximately 9%.

About the authors

G. P. Shumakovich

Bach Institute of Biochemistry, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: victoremets@mail.ru
119071, Moscow, Russia

I. S. Vasilyeva

Bach Institute of Biochemistry, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: victoremets@mail.ru
119071, Moscow, Russia

V. V. Emets

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Academy of Sciences

Email: victoremets@mail.ru
119071, Moscow, Russia

V. A. Bogdanovskaya

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: bogd@elchem.ac.ru
Moscow, 119071 Russia

A. V. Kuzov

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Academy of Sciences

Email: victoremets@mail.ru
119071, Moscow, Russia

V. N. Andreev

Frumkin Institute of Physical Chemistry and Electrochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: elena_pisarevska@bk.ru
Moscow, Russia

O. V. Morozova

Bach Institute of Biochemistry, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: victoremets@mail.ru
119071, Moscow, Russia

A. I. Yaropolov

Bach Institute of Biochemistry, Federal Research Center “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: victoremets@mail.ru
119071, Moscow, Russia

References

  1. Sun K., Feng E., Peng H., Ma G. et al. // Electrochimica Acta. 2015. V. 158. № 10. P. 361–367.
  2. Veerasubramani G.K., Krishnamoorthy K., Pazhamalai P., Kim S.J. // Carbon. 2016. V. 105. P. 638–648.
  3. Meng W., Xia Y., Ma C., Du X. // Polymers. 2020. V. 12. № 10. P. 2303.
  4. Wang X., Chandrabose R.S., Chun S.-E., Zhang T. et al. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015. V. 7. № 36. P. 19978–19985.
  5. Lota G., Fic K., Frackowiak E. // Electrochemistry Communications. 2011. V. 13. № 1. P. 38–41.
  6. Sun S., Rao D., Zhai T., Liu Q. et al. // Advanced Materials. 2020. V. 32. № 43. P. 2005344.
  7. Raja A., Selvakumar K., Swaminathan M., Kang M. // Synthetic Metals. 2021. V. 276. P. 116753.
  8. Senthilkumar S.T., Selvan R.K., Ponpandian N., Melo J.S. et al. // J. Mater. Chem. A. 2013. V. 27. P. 7913–7919.
  9. Kasturi P.R., Harivignesh R., Lee Y.S., Selvan R.K. // J. Physics and Chemistry of Solids. 2020. V. 143. P. 109447.
  10. Han W., Kong L.-B., Liu M.-C., Wang D. et al. // Electrochimica Acta. 2015. V. 186. P. 478–485.
  11. Chun S.-E., Evanko B., Wang X., Vonlanthen D. et al. // Nature Communications. 2015. V. 6. P. 7818.
  12. Chen W., Rakhi R.B., Alshareef H.N. // Nanoscale. 2013. V. 5. № 10. P. 4134–4138.
  13. Vonlanthen D., Lazarev P., See K.A., Wudl F. et al. // Advanced Materials. 2014. V. 26. № 30. P. 5095–5100.
  14. Wang T., Hu S., Wu D., Zhao W. et al. // J. Mater. Chem. A. 2021. V. 9. № 19. P. 11839–11852.
  15. Tian Y., Liu M., Che R., Xue R. et al. // Journal of Power Sources. 2016. V. 324. P. 334–341.
  16. Sakita A.M.P., Ortega P.F.R., Silva G.G., Noce R.D. et al. // Electrochimica Acta. 2021. V. 390. P. 138803.
  17. Wang Q., Nie Y.F., Chen X.Y., Xiao Z.H. et al. // J. Power Sources. 2016. V. 323. P. 8–16.
  18. Sheng L., Fang D., Wang X., Tang J. et al. // Chemical Engineering J. 2020. V. 401. P. 126123.
  19. Nasrin K., Gokulnath S., Karnan M., Subramani K. et al. // Energy Fuels. 2021. V. 35. № 8. P. 6465–6482.
  20. Li Y., Cao R., Song J., Liang L. et al. // Materials Research Bulletin. 2021. V. 139. P. 111249.
  21. Xie H., Zhu Y., Wu Y., Wu Z. et al. // Materials Research Bulletin. 2014. V. 50. P. 303–306.
  22. Otrokhov G.V., Shumakovich G.P., Khlupova M.E., Vasil’eva I.S. et al. // RSC Advanced. 2016. V. 6. P. 60372–60375.
  23. Kanth S., Narayanan P., Betty C.A., Rao R. et al. // J. Applied Polymer Science. 2021. V. 138. № 24. P. e50838.
  24. Skunik-Nuckowska M., Lubera J., Raczka P., Mroziewicz A.A., Dyjak S., Kulesza P.J. // ChemElectroChem. 2022. V. 9. No. 2. P. e202101222.
  25. Groenendaal L., Jonas F., Freitag D., Pielartzik H., Reynolds J.R. // Advanced Materials. 2000. V. 12. № 7. P. 481–494.
  26. Горшина Е.С., Русинова Т.В., Бирюков В.В., Морозова О.В. и др. // Прикл. биохимия и микробиология, 2006. Т. 42. № 6. С. 558–563.
  27. Shumakovich G.P., Kurova V., Vasil’eva I., Pankratov D. et al. // J. Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2012. V. 77. P. 105–110.
  28. Vasil'eva I.S., Shumakovich G.P., Khlupova M.E., Vasiliev R.B. et al. // RSC Advances. 2020. V. 10. P. 33010–33017.
  29. Shumakovich G.P., Morozova O.V., Khlupova M.E., Vasil’eva I.S. et al. // RSC Advanced. 2017. V. 7. P. 34192–34196.
  30. Kvarnström C., Neugebauer H., Blomquist S., Ahonen H.J., Kankare J., Ivaska A. // Electrochimica Acta. 1999. V. 44. P. 2739–2750.
  31. Uzuncar S., Ozdogan N., Ak M. //Analytica Chimica Acta. 2021. V. 11728. P. 338664.
  32. Lota K., Khomenko V., Frackowiak E. // J. Phys. Chem. Solids. 2004. V. 65. P. 295–301.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (18KB)
3.

Download (67KB)
4.

Download (918KB)
5.

Download (325KB)
6.

Download (87KB)
7.

Download (90KB)
8.

Download (24KB)
9.

Download (36KB)
10.

Download (31KB)
11.

Download (35KB)
12.

Download (59KB)

Copyright (c) 2023 Г.П. Шумакович, И.С. Васильева, В.В. Емец, В.А. Богдановская, А.В. Кузов, В.Н. Андреев, О.В. Морозова, А.И. Ярополов

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».