电化学原位拉曼光谱技术对金电极表面生物分子吸附行为研究

报道腺嘌呤在裸金电极及其修饰的金电极上的电化学原位拉曼光谱图 ,着重分析了不同电位下腺嘌呤和超氧化物歧化酶在金电极上的吸附及其相互作用 ,初步讨论了腺嘌呤对促进超氧化物歧化酶电子传递过程的作用机制 .

电化学原位同步辐射技术在锂离子电池电极材料研究中的应用

同步辐射光源及其相关的谱学技术因其亮度高、单色性好及能量可调等突出特点,为锂离子电池材料组成-结构-性能关系的解析,尤其是其充放电循环过程的电化学反应机理、电极老化及失效的原位、实时动态研究提供了强有力的分析手段.本文主要结合作者课题组的研究工作,综述同步辐射的电化学原位技术在锂离子电池及其相关材料研究的应用.重点总结、分析及评述了电化学原位XRD及XAFS等技术在电池充放电循环过程中结构演化、离子荷电态及反应动力学过程等研究中的应用.

电化学原位步进扫描时间分辨显微镜FTIR反射光谱

结合步进扫描傅立叶变换红外光谱仪和红外显微镜,建立了电化学原位步进扫描时间分辨显微镜FTIR反射光谱.采用微电极和利用纳米结构表面的异常红外效应,显著提高表面吸附物种的红外检测灵敏度和红外电极表面对极化电位的响应速度,使广泛应用的外反射型薄层红外电解池的时间常数(τ=R1Cd)从使用常规盘电极的约40ms降低到0.65ms.研究了酸性介质中CO在Pt电极上的吸附过程,谱图的时间分辨率达50μs.

电化学原位红外光谱的方法和研究进展

研究电化学体系多相界面的精细结构和电化学过程对于发展电化学基础理论、认识电催化反应机理和界面过程,以及指导高效电催化剂的可控构筑具有重要意义.传统电化学方法不具备分子识别能力,局限于对复杂电化学体系的宏观和唯像研究.电化学原位红外光谱将电化学调制和红外光谱方法相结合,利用红外光谱的指纹特征和表面选律实现对电化学反应过程中反应物种的成键方式和浓度变化的特异性识别,获取电极表界面的物理结构和化学变化特征,以及对参与电化学反应的各种物质的实时、定性和定量检测,为研究电化学反应过程和机理,建立电极材料的结构与性能的构效关系,提供分子水平的信息.本文以本课题组的工作为主,从理论和实验两个方面综述外反射电化学原位红外光谱的基础与研究进展.首先介绍电化学原位红外光谱的原理、方法及其新技术,重点综述电化学原位红外光谱在燃料电池、锂离子电池等能量转化与储存领域中的研究进展,最后展望电化学原位红外光谱方法的应用和发展方向.

聚苯胺膜电化学原位导电性的测定及其反应动力学

自行开发了电化学原位膜导电性测量仪(ECC).该测量仪将电化学的电位控制方法与电导率的测量有机地结合在一起,同时辅以双带及阵列探针电极,可在电化学电位调制下测定原位聚合物膜导电性的变化,特别是可以进行高时间分辨的动力学测量.以此为基础,测定了对电化学电位调制下导电聚合物膜导电性能,研究了电化学聚合的聚苯胺膜在一系列不同电位老化条件下的反应动力学.

电化学原位拉曼光谱技术在高温熔盐中的应用

综述了熔盐电化学原位拉曼光谱用样品池结构及特点、熔盐电化学原位拉曼光谱的研究进展。所用样品池主要以配合90°拉曼散射模式研究为主,且样品池通常都通入惰性气体。研究中主要采用恒电流/恒电位电解的电化学方法,研究内容涉及到在氯化物熔盐中电解还原金属铝、汞、镉和钽的阴极行为,(Li-K)CO3和Li2CO3燃料电池中氧的还原,在以金属铝为阳极的高能熔盐电池中I2在AlCl3-NaCl熔盐中的电化学过程,钠-硫电池放电过程中S元素在AlCl3-NaCl熔盐中的行为,Y2O3稳定的ZrO2(YSZ)氧离子导体在Na2SO4熔盐中的电化学腐蚀,以及不同电位条件下熔融KNO3、NaNO3与铂电极界面的熔盐结构变化。最后,展望了熔盐电化学原位拉曼光谱的研究发展方向。

电化学原位合成制备硬脂酸锌基自润滑阳极氧化铝

采用电化学原位合成法，在铝质材料阳极氧化膜的均匀、规则的微孔中，原位合成了润滑性物质硬脂酸锌，使阳极氧化铝膜的摩擦系数由～0．70降到＜0．30，其对对偶材料的磨损量下降三个量级．自润滑寿命比含浸法改性的效果提高了10倍多．电子探针分析表明：由于电化学原位合成法使进入多孔质阳极氧化层的润滑性物质增多，形成了一种类似于“微型镶嵌”的结构。

电化学原位拉曼光谱的应用及进展

常规电化学研究方法是以电信号为激励和检测手段，它提供的是电化学体系的各种微观信息的总和，难以准确地鉴别复杂体系的各反应物、中间物和产物，并解释电化学反应机理．近年来，由谱学方法（以光为激励和检测手段）与常规电化学方法相结合产生的谱学电化学技术得到迅速...

电化学原位紫外可见反射谱用于表面等离激元效应的表征

在锁相放大技术的基础上,搭建了光检测系统与恒电位系统联用的电化学原位紫外-可见电反射光谱测量系统,并将其应用于表面等离激元体系的反射率表征。对光滑银电极和银纳米粒子修饰电极进行了电化学原位反射光谱测量,得到在不同电位下的反射光谱变化,发现在纳米粒子修饰电极上,产生强的反射谱峰。推测这种谱峰来自于纳米间隙结构造成的热点效应,电位可显著地调控纳米间隙结构的光散射效应。

基于电化学原位红外光谱方法研究PtAu甲醇电催化氧化机理

研究电化学反应过程的中间物种和反应机理对于构建催化剂表界面组成,结构和性能的构效关系具有重要意义。衰减全反射红外光谱方法由于隐失波的红外吸收特性,对于表面吸附态物种具有较高的灵敏度,广泛应用于表界面反应机理研究。基于这一方法,本工作对PtAu的甲醇电催化氧化的机理进行研究。通过对比反应中主要中间物种(HCOOad和COad)的浓度变化,我们发现甲醇氧化的主要途径是非CO途径;通过分峰拟合的方法对反应中CO的种类和浓度进行分峰和统计,发现反应中存在多种吸附态CO,且随着反应的进行存在CO迁移现象。利用CO作为探针分子进行毒化实验,证明反应过程中OH主要的吸附位点是Pt。结合分峰拟合方法对反应过程中多种水进行结构区分和浓度分析,确认弱氢键水参与甲醇电催化氧化反应。

粗糙金属电极的原位电化学拉曼光谱法在固-液界面分析中的进展

原位电化学拉曼光谱利用入射光诱导物质分子的散射现象,通过测定拉曼光谱信号与电极电位或电流强度的变化关系,来表征电极表面(界面)的分子微观结构。该技术能够获取电化学界面上的分子振动信息以及与化学反应相关的结构信息,并进行实时监测,因此在物质界面表征领域得到了广泛应用。本文从原位电化学拉曼光谱的原理出发,综合叙述了基于粗糙金属电极的原位电化学拉曼光谱在固-液界面分析的进展,包括分子吸附、析氧反应、析氢反应和氧还原反应;同时,探讨了界面结构、反应过程以及催化中间体与拉曼信号强度的关系,介绍了催化过程反应机理和催化物质的催化机理,最后,对下一阶段原位电化学拉曼光谱法在固-液界面分析中存在的科学问题进行展望。

电化学储能界面的核磁共振谱学研究方法

深入认识电化学储能体系(如锂离子电池与锂金属电池等)表界面层的组成与结构,以及相关的物质传递、电荷存储与转移机理,对于开发宽温区、长循环与高倍率电化学储能器件具有重要的理论指导价值。电化学表界面层呈现出稀薄、无序和敏感等特征,直接观测并获取准确信息充满了挑战。在众多表征技术中,核磁共振技术表现出非侵入性和可定量等特点,是物质鉴别以及微观结构与动力学研究的重要手段。利用原位电化学核磁共振技术还能够观测电化学表界面生成的亚稳态中间相或发生的动态结构演变,为电化学储能体系表界面研究提供了独特而关键的见解。本文综述了电化学储能界面的典型核磁共振研究方法,着重介绍了一维与二维核磁共振技术、同位素示踪技术、动态核极化技术和交叉极化技术以及原位电化学核磁共振技术等方法的基本原理与应用策略。通过上述方法在电极与电解质、复合固态电解质等界面的组成结构、离子输运与界面电荷存储机理等电化学储能界面的应用实例,展示了核磁共振技术在电化学储能界面研究中的应用潜力和重要研究成果。

原位电化学与核磁共振联用新技术及其应用进展

电极表面微观的电化学反应动力学机制无法通过孤立的传统电化学方法直接揭示,核磁共振技术能在分子水平上提供待测样品的化学位移和J耦合产生的微小分裂等信息,它可以更容易地鉴定同分异构体、分子构象和电子变化。因此,原位电化学与核磁共振联用技术可以从分子层面上对物质反应机理和反应动力学过程进行原位无损实时研究,发现非原位技术无法监测的短寿命中间体,揭示反应机理和构效关系等相关信息,是一种非常有发展前途的原位谱学技术。但是由于电化学池和核磁共振的不兼容性,对原位电化学与核磁共振的研究及应用相对较少,为了让更多的人了解原位电化学与核磁共振联用这一新技术,文章分别阐述了该技术的国内外进展、工作原理、面临的挑战及其在电化学催化及物质反应机理、燃料电池和药物研究等方面的应用,并对今后需要解决的关键性问题进行了展望。

马来酸在离子液体[BMIM]BF_4中的电化学还原和原位红外光谱研究

作者自行合成了离子液体[BMIM]BF4,用循环伏安法(CV)、计时电量法(CA)和电化学原位红外反射光谱(in situFTIR),从分子水平考察了离子液体中马来酸在玻碳(GC)电极上的电化学还原过程。结果表明,[BMIM]BF4中马来酸在GC电极上的还原为不可逆过程,测得扩散系数D=9.62×10-8cm2/s;in situFTIRS研究发现,马来酸在离子液体[BMIM]BF4和水溶液中的电还原生成丁二酸的机理不同。在[BMIM]BF4中马来酸还原发生在其中的一个羧基上,即马来酸首先获得一个电子生成阴离子自由基,随后可能获得一个电子生成二价阴离子,或者获得一个电子并在2个H+的作用下生成醛类物质和水。

[BMIM]BF_4中马来酸在Pt上的电化学还原和原位红外光谱

采用循环伏安法(CV)、计时电量法(CA)和电化学原位红外反射光谱(in situ FTIRS),从分子水平上研究了离子液体[BMIM]BF_4中马来酸在Pt电极上的电化学还原过程。结果表明,[BMIM]BF_4中马来酸在Pt电极上的还原是受扩散控制的准可逆过程,测得扩散系数为1.0×10^(-7)cm^2·s^(-1);in situ FTIRS研究发现, [BMIM]BF_4中马来酸在Pt电极上的还原发生在其中的一个羧基位上,即马来酸首先获得一个电子生成阴离子自由基,随后再获得一个电子生成二价阴离子。

电化学原位紫外可见反射光谱法

电化学原位（ｉｎ－ｓｉｔｕ）紫外可见反射光谱法是七十年代发展起来的一种光谱电化学方法。它对于在分子水平上研究电极界面结构和表面氧化、钝化、吸附、化学修饰等电化学过程具有独特的优越性。本文对电化学原位紫外可见反射光谱技术及其在电化学中的应用和发展趋势作了简要的叙述。

MOF-5的原位电化学合成及其在提高BiOBr光催化活性方面的应用(英文)

金属有机骨架材料(MOFs)是一种重要的功能材料,通过原位电化学合成方法在离子液体1-丁基-3-甲基咪唑氯盐作为模板剂的条件下合成MOF-5(IL)(Zn4O(BDC)(BDC=1,4-苯二甲酸)。π-π堆叠作用、离子键和配位键的相互作用使得MOF-5(IL)形成球状结晶。分析结果表明:通过电化学法在离子液体中合成的MOF-5(IL)比传统溶剂热法合成的MOF-5表现出更好的结晶性和更高的热稳定性。循环伏安曲线显示该电化学合成反应是一个扩散控制的不可逆过程。对甲基橙的降解实验表明,MOF-5(IL)独特的结构特征可以提高Bi OBr的光催化活性。因此,MOFs材料可以取代贵金属来提高卤氧铋的光催化性能。

地下水铬污染原位电化学动力修复技术试验研究

以重金属铬为地下水污染物,研究了原位电化学动力修复技术的具体应用,分析了恒压条件和恒流条件的电化学动力原理,开展了污染地下水的修复模拟试验,揭示了电场作用下地下水中重金属迁移规律。成果表明:该法对地下水重金属污染修复效果较好,Cr(Ⅵ)的去除率达到99.95%以上,出水浓度满足相关标准,应用于实际工程是可行的。

CoPt纳米空心球甲醇电催化氧化和原位电化学傅里叶变换红外光谱研究

采用化学还原和电位置换法制备了CoPt纳米空心球,该催化剂对甲醇氧化表现出较好的电催化活性.透射电镜(TEM)、能量散射光谱(EDS)和电化学循环伏安实验结果表明,在0.1mol·L-1H2SO4+0.1mol·L-1CH3OH中进行测试时,CoPt纳米空心球发生了去合金化过程,催化剂表面Co元素溶解,形成了富Pt表面,表现出更好的电催化活性,同时表现出较好的结构稳定性.采用原位电化学红外光谱在分子水平研究了CoPt纳米空心球上甲醇氧化过程,发现甲醇在CoPt纳米空心球氧化中间产物主要为CO,且CO表现出异常红外效应,与CO为探针分子在CoPt纳米空心球上得到的红外光谱结果一致.研究结果表明,去合金化方法是一种有效调节催化剂表面组成和性能的手段,原位电化学红外光谱是潜在的原位研究有机小分子氧化机理的方法,在燃料电池中将得到广泛的应用.

Cu_2SC复合材料的原位电化学制备及其储锂性能测试

以葡萄糖为碳源,硫代硫酸钠为硫源,一锅法原位复合制备S/C复合材料前驱体,然后在充放电循环过程中原位电化学法制备得到了Cu2S/C复合材料,并对其作为锂离子电池正极材料的电化学储锂性能进行了研究.充放电测试结果表明,Cu2S/C复合材料具有良好的循环性能,首次可逆容量为255.4mAh·g-1,100次循环后容量仍保持在252.3mAh·g-1,容量衰减很少.同时,分别在0.2,0.5和1C(1C=337mA·g-1)电流密度下进行充放电性能测试,容量分别为232.8,207.6,183.8mAh·g-1,呈现出较好的倍率性能.