여러 가지 pH 수용액에서 Bis-Cobalt Phenylporphyrin 유도체들에 의한 산소의 전극 촉매적 환원

The electrocatalytic reduction of oxygen is investigated by cyclic voltammetry and chronoamperometry at glassy carbon electrode and carbon microelectrode coated with a variety of cobalt phenylprophyrins in various pH solutions. Oxygen reduction catalyzed by the monomeric porphyrin Co(Ⅱ)-TPP mainly occurs through the 2e$^-$ reduction pathway resulting in the formation of hydrogen peroxide whereas electrocatalytic process carried out 4e$^-$ reduction pathway of oxygen to H$_2$O at the electrodes coated with cofacial bis-cobalt phenylporphyrins in acidic solution. The electrocatalytic reduction of oxygen is irreversible and diffusion controlled. The reduction potentials of oxygen in various pH solutions have a straight line from pH 4 to pH 13, but level off in strong acidic solution. The reduction potentials of oxygen shift to positive potential more 400 mV at the electrode coated with monomer Co-TPP compound than bare glassy carbon electrode while 750 mV at the electrode coated with dimer Co-TPP compound. Cofacial bis-cobalt tetraphenylporphyrin(Co-TPP) 유도체 화합물들이 수식된 유리질 탄소 전극과 carbon microelectrode을 작업 전극으로 사용하여 여러가지 pH 용액에서 순환 전압전류법 및 시간 전류법에 의해 산소의 환원반응을 조사하였다. 산성용액에서 monomer인 cobalt tetraphenylporphyrin 화합물이 수식된 전극에서 산소의 환원반응경로는 중간 생성물인 H$_2$O$_2$로 가는 2전자 반응으로, dimer인 cofacial bis-cobalt tetraphenylporphyrin 유도체 화합물들이 수식된 전극에서는 최종 생성물인 H$_2$O로 가는 4전자 반응으로 진행되었다. 이와 같은 산소의 환원반응은 전체적으로 비가역적이며 확산지배적인 반응으로 주어졌다. pH 변화에 따른 산소의 환원전위는 pH 13에서 pH 4 까지는 직선관계가 성립하였으나 강한 산성용액에서는 이들 관계가 성립하지 않았다. 산성용액에서 산소의 환원전위는 알몸 유리질 탄소전극에서 보다 monomer Co-TPP 화합물이 수식된 유리질 탄소전극에서는 400 mV만큼, dimer Co-TPP 화합물이 수식된 전극에서는 750 mV 만큼 더 양전위 방향으로 이동되었다.