激光拉曼光谱研究电化学界面的新进展

激光拉曼光谱作为研究电极 /溶液界面的结构和性能的重要方法 ,在分子水平上深入研究电化学界面结构、吸附和反应等基础问题并应用于电催化、腐蚀和电镀等领域 .从方法学的角度出发 ,结合探讨检测灵敏度、光谱分辨率、时间分辨率和空间分辨率以及相关的联用技术等方面的问题 ,综述了近年来拉曼光谱研究电化学界面的主要进展 .

用于电化学界面研究的共焦显微拉曼光谱技术(英文)

系统地介绍了将共焦显微拉曼光谱系统用于电化学界面研究的方法 ,包括铂电极的粗糙和电化学拉曼电解池的设计 .进行了铂上氢、氧和氯共吸附的拉曼光谱研究 .通过对甲醇氧化过程的现场跟踪 ,提出检测界面区溶液浓度变化和计算溶液 pH值的方法 .实验表明拉曼光谱技术可作为研究实际应用体系的重要工具 .

电化学界面SERS光谱的密度泛函理论研究

运用量子化学密度泛函DFT理论和拉曼光谱研究了吡啶在过渡金属(Ⅷ族)和币族金属(IB族)表面吸附的成键机理及其拉曼光谱的变化规律.总结了作者研究组有关吡啶-金属SERS体系的研究,并从化学成键机理和光驱电荷转移机理两个方面探讨了电化学界面SERS谱峰的频率位移和增强效应,解释了实验观测到的SERS光谱随金属电极材料、激发光波长以及电极电位变化的现象.

电输运谱在原位电化学界面测量应用中的最新进展

电化学/电催化技术是实现能源高效转化与储存的重要手段,并已经发展成为一个国际前沿领域。如今日渐深入的电催化研究开始要求更精确且多维度的电化学界面信息,从而指导实现电化学体系的优化,而这往往依赖于一些原位表征方法的发展和应用。电输运谱(electrical transport spectroscopy,ETS)是一种新兴的基于芯片平台的电化学原位表征技术,它可以实现电势扫描条件下电化学信号和电极材料电输运性质的同时获取。本文首先介绍了基于铂纳米线微纳器件的ETS信号原理(吸附现象导致的表面电子散射)和器件制作流程、几个典型电催化反应过程中铂表面状态的演变,以及电解质离子竞争吸附对铂催化氧还原反应动力学过程的影响。由于与电化学体系的高度匹配,ETS可应用于不同结构及金属类型材料体系(金和铂纳米颗粒)。金和铂表现出显著不同的离子吸附现象,尤其是对于弱吸附离子(高氯酸根和硫酸根)。通过电输运谱还可实时监测电化学过程中材料的相变及电子性质的变化。于是,ETS可被用于监测和实现二维材料电化学可控插层,理解电催化剂在电催化过程中的相变机制以及相变过程如何影响电催化活性,揭示二维半导体催化剂材料电催化过程的自门控效应。此外,ETS还被应用于生物电化学体系,探索电化学过程中的细胞导电机制。最后,本文对ETS的优点及不足进行总结,展望了ETS在未来电化学领域所面临的挑战和机遇。

基于原位液相飞行时间二次离子质谱的电化学固液界面研究

电化学界面是能源转换与存储、生物化学、传感器和腐蚀等领域的核心,研究电化学界面结构与性能的关系一直是电化学和化学测量学的热点与难点。本文重点介绍了基于高真空兼容微流控装置的原位液相飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)技术的原理、特性,及其在电化学固液界面实时、原位探测方面的研究进展。随着微流控装置的进一步创新以及ToF-SIMS仪器的不断发展,原位液相ToF-SIMS将为电催化、电池等领域的复杂电化学固液界面研究提供重要手段。

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。

交沙霉素推动镧(Ⅲ)在水/硝基苯界面迁移的电化学行为

本文用卷积（半微分和半积分）循环伏安法研究了中性载体交沙霉素（Js）络合推动稀土离子La（Ⅲ）在水／硝基苯（w／nb）界面迁移的电化学行为，结果表明La3+在水溶液中已部分水解形成La（OH）（M2+）．池相中Js（L）络会推动La（Ⅲ）在w／nb界面的迁移过程为MML．整个过程是受Js在nb相中扩散控制的可逆过程。半微分循环伏安峰电流与nb相中Js的浓度成正比，线性范围为7．5×10-5～1．3×10－3mol／L，给合物在nb相中的络合稳定常数lgβ约为12．4。

脆硫锑铅矿与捕收剂作用的界面电化学

采用线性极化、交流阻抗法,研究了脆硫锑铅矿在自然pH介质中,有无二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)存在时的界面电化学行为。结果表明:随着DDTC浓度增加,φcorr负移,Icorr减少,抑制了阴极反应,促进了阳极反应;有DDTC比无DDTC存在时的电阻增大了4倍,双电层电容减少,且随着DDTC浓度的增加,电化学电阻稍为减少而双电层电容增大;DDTC在脆硫锑铅矿表面呈扁平状化学吸附,并伴随DDTC 金属离子的盐沉积,产生钝化作用,氧化反应受阻;脆硫锑铅矿在无DDTC存在时,因存在明显的硫钝化膜,可实现无捕收剂浮选,可浮电位范围为:0.173～0.373V;有DDTC时,主要表现出因DDTC的化学吸附、DDTC 金属离子盐沉积而浮选,也存在疏水性硫对浮选的影响,可浮电位范围为:0.100～0.473V。

多孔与平面硅电极界面的电化学行为(英文)

研究了重掺杂n-型单晶硅(CSi)在氢氟酸体系中生成多孔硅(PSi)的电化学行为,根据线性极化曲线,选取不同的电流密度,采用恒电流阳极极化法,制备了一系列多孔硅层。利用扫描电子显微镜对其进行了表面和断面形貌的表征,通过线性扫描极化技术和计时电位法,比较了单晶硅电极和多孔硅电极的电化学行为,分析了多孔硅形成前后的塔菲尔曲线和计时电位曲线,给出了多孔硅形成过程中的重要电化学参数,如腐蚀电流、开路电位、塔菲尔斜率等。并对其进行深入分析,根据实验结果,提出了单晶硅电极/电解质界面和多孔硅电极/电解质界面的结构模型,并利用该模型讨论了两种电极界面的电化学特性。

扫描电化学显微镜及其界面电荷转移

扫描电化学显微镜(Scanning electrochemical microscopy SECM)是一门电化学现场检测新技术,已经广泛应用于异相电子转移反应,吸、脱附过程,腐蚀过程、单细胞检测和液/液界面电子转移研究.本文就SECM的工作原理、操作模式和在界面分析中的应用做一简要综述.

极谱分析与液/液界面电化学之比较研究

生活质量的提高离不开环境质量的改善。在线监测技术对于环境保护而言必不可少。该文通过比较极谱分析和液/液界面电化学方法的基础理论及基本装置,研究得出各自的优缺点。再通过各自优缺点的分析比较,阐述了它们在环境监测领域内应用时所需要面对的问题以及适用性,同时也为电化学法在环境监测中的应用提供了一定的参考价值。

定位红外光谱在界面电化学中的应用

该文阐述了定位红外光谱在界面电化学中应用的原理,并解释了差谱。特别介绍了这种方法在电化学中的最新应用状况。

中性载体K^+与pH电极响应机理的液-液界面电化学研究

利用循环伏安法和循环线性电流扫描计时电位法,详细研究了在一系列中性载体化合物存在下钾离子和氢离子在水—硝基苯相界面上的传输,描述了传输的可能机理,并计算了相应的热力学常数。电化学研究结果与基于上述中性载体的pK和pH电极的响应性能之间有良好的相关性,这表明液—液界面电化学的研究方法为液膜电极的机理研究提供了一种有价值的手段。

“小界面”撬动“大能量”——记自然科学基金创新研究群体项目“界面电化学”

在一个电池中,作为电极的固体与作为电解质的液体交界的地方,会发生奇妙的变化。这里被称为“界面”,通常只有不到20纳米厚,但它的结构和性质足以对电池的效率和寿命产生颠覆性影响。自2011年起,中国科学院院士、厦门大学化学化工学院教授孙世刚作为学术带头人,在连续3期国家自然科学基金创新研究群体项目(以下简称创新群体项目)支持下,围绕“界面电化学”开展深入研究。过去9年里,他们从基础科学问题出发,将原始创新的链条延长到产业应用中,让“小界面”撬动起“大能量”。

21世纪电化学的若干发展趋势

本文简要回顾 2 0世纪后五十年电化学在理论、实验技术、新现象发现和应用等领域的重要进展 ,提出了 2 1世纪前期电化学的若干发展趋势 ,强调应重视电化学新体系的研究 ,以迎接 2 1世纪能源、材料、生命。

基于电化学分子探针合理设计的高选择性长程活体分析

发展脑内化学物质的高选择性长期稳定的传感分析方法,对于准确获取脑生理病理过程的动力学信息,精准区分复杂的脑疾病分子机制具有重要的研究意义。本文从三个方面综述了基于新型电化学探针分子设计的脑内高选择性长程活体分析方面的研究进展:(1)通过设计并合成新型的O_(2)^(+)、H_(2)S_(n)、Ca^(2+)、K^(+)等的特异性有机分子探针,合理将特异性化学信号转换为高选择性的电化学信号,建立了系列高选择性的非电化学活性分子的活体电化学分析策略;(2)系统研究了传统Au-S键、Au-Se键、Au-C≡C键三种分子组装方式的界面电化学行为差异,优化并建立了基于Au-C≡C功能化的高稳定性电化学传感界面,发展了高选择性、长期稳定的Fe^(2+)实时活体分析方法;(3)通过合理地将高稳定分子组装策略和抗生物污染界面相结合,制备了高选择性高稳定性的可逆型Ca^(2+)微电极阵列,实现了脑中风模型下鼠脑中不同脑区Ca^(2+)长达60天的实时追踪,以及癫痫模型下不同脑区四种离子(Ca^(2+)、Na^(+)、K^(+)及pH)的动态实时成像及动力学分析。最后,该综述针对目前脑活体分析时神经递质、氨基酸等重要生理物质的多脑区实时分析的难点及移动清醒动物的无线传感分析策略进行了简要的展望。

电化学科学和技术

本文简要评述电化学科学技术研究和发展的主要领域，包括：界面电化学，电催化，光电化学，生物电化学，近代电化学研究方法，化学电源，电镀，电解，材料腐蚀的电化学控制。

基于电化学引发的迈克尔加成反应：终端邻苯氢醌与金属离子络合的电化学行为研究

氢醌/醌型化合物的界面电化学行为研究引起了广泛的关注，而实现该类型电子媒介体在电极表面的高效固载是研究其界面电化学行为的关键。本研究将自组装技术与电化学技术相结合，采用电化学引发的迈克尔加成反应，成功实现了表面受限的氧化还原媒介体氢醌/醌在金电极表面的稳定高效固载。电化学引发迈克尔加成反应作为一种更加灵活与方便的策略，既可以实时监控电活性物质在电极表面固载的动力学过程，又容易调控固载在电极表面的电活性物质的量。

固态锂电池界面优化策略的研究进展

固态锂电池具有安全性好、能量密度高等优点,在新能源汽车和智能电子等领域具有广泛的应用前景。然而,由化学/电化学和物理因素引起的界面副反应与高界面阻抗问题制约了其进一步发展。先前的综述已对解决化学/电化学界面问题的方法有了相对全面的阐述,但并未细致讨论不同结构固态电池中物理界面的影响及应对策略。本文将简要介绍化学/电化学界面问题及其解决方案;重点按结构特点将固态锂电池分为三明治结构、粉末复合结构和3D一体化结构,细致地分析不同电池结构的物理界面特点与优化策略,并对各种策略的优缺点进行比较分析;最后,对固态锂电池电极/电解质界面的未来研究方向进行展望。

原位同步辐射红外关联谱学技术研究界面电化学反应过程

电化学界面动力学决定了所有电化学反应性质.从原子和分子水平上多维度原位观察电极的表界面电化学反应动态过程对于典型的电化学储能技术(电解槽、燃料电池)中催化剂的结构设计、合成和筛选具有重要意义,但是复杂的电化学界面以及微量、快速的反应中间态信号给界面电化学反应动态过程研究带来了极大的挑战.同步辐射傅里叶变换红外光谱(SR-FTIR)具有独特的分子指纹识别功能,可以用来确定电化学界面的活性物质,结合对纳米材料的局部原子结构高度敏感的同步辐射X射线吸收精细结构(SR-XAFS)光谱可以开展界面电化学反应过程的实时动态研究,有助于指导设计用于高效高能量密度能源系统的先进电催化剂.本文基于近年来本课题组的研究工作,系统地介绍了获得高质量的电化学反应过程中同步辐射红外关联谱学实验结果的策略,及其应用于电催化反应动态过程研究成果,其中主要选用当前热门的金属有机框架(MOF)纳米材料以及金属单原子催化剂(SACs)作为研究对象.最后,对原位同步辐射实验方法发展及其针对电化学反应动态过程的研究进行了展望,旨在通过揭示电化学反应的动态机理来指导和合成高效稳定的催化材料.