电催化方法学

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电催化方法学
( 2014-06-03 )
  本小组长期以来一直注重发展原位、定量研究电催化反应动力学的方法学。 对电化学研究方法学的发展作出了重要的贡献,2011年至今,组内总共发表了3篇针对不同电化学体系的方法学类文章。在这三篇文章中,我们:1) 综合已有的测量活性面积的方法,针对不同粗糙度以及分散度的Pt电极,发展了有效确定其活性面积的方法链接(见第3篇 );2)探究在旋转圆盘电极体系中动力学电流估算的误差来源,发现这一误差与电势扫描速度、反应物浓度以及圆盘转速的关系,提出了更科学合理的实验方法;链接(见第2篇) 3)研究挥发性溶质对微分电化学质谱信号检测的影响,发展了其校正工作,从而使研究者避免将质谱信号的较小错误地归结到反应的动力学上  链接 (见第1篇)。

 
1、建立了与流动电解池连用的各种电化学原位谱学技术。

            

 

●电位可控条件下切换溶液

●可自清洁表面开始考察反应动力学,可方便定量确定毒化物种覆盖度

●保持溶液反应物浓度恒定避免产物、副产物、对电极杂质干扰

●极大克服以往静态电解池研究中的种种不确定因素

●方便对工作电极进行修饰,或比较同一电极上不同反应物的反应行为

 

●Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 981, 

●Langmuir, 2006, 10339,

●ChemPhysChem,2007, 8, 380;
●Electrochimi. Acta, 2007, 52,5634 ,

●ChemPhysChem, 2007, 8, 2484 ,

●J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 435

●J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 10326,

●J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 20152,

●J. Electroanal. Chem., 2011, 650, 233. 
●Chin. J. Chem. Phys., 2010, 5, 543,

●Phys. Chem. Phys. Chem. , 2010, 12, 10888; 
●Phys. Chem. Phys. Chem. , 2011,  13, 9725.

 

 

 

 

●创新之处:将振动光谱技术由早期局限于定性分析,拓展到对反应途径与动力学的定量研究

●JPCC, 2009, 113,17518
●JPCC, 2010, 114, 403

 

 

2、建立了结构确定单晶电极的制备技术。

             

 

                      

 

 

Single crystal electrodes for electrochemistry (Clavilier-type bead crystals)

●Metal single crystals

●Small diameter: 2-3 mm

●Oriented (111), (001), (110), or vicinals orientations

●Orientation accuracy: < 0.5°

●Surface polished

●Materials: Cu, Mo, Rh, Pd, Ag, Ta, W, Re, Ir, Pt, Au, PtPd, PtRh, AuAg, and PtIr

●Easy cleaning by flame annealing

●Applications:

  Electrochemistry

  Molecular layers

  UHV surface studies

 

 

3、成功地实现了利用电化学原位红外光谱技术(ATR-FTIRS)确定复杂电催化反应关键中间步骤的反应动力学(Ref),建立了可定量测量复杂反应产物的生成速率的电化学微分质谱(DEMS)技术(ref)。

             

●Chin. J. Chem. Phys.2010, 4, 442

●Angew. Chem. Int. Ed., 2006, 45, 981,

●Langmuir, 2006,22,10399
●ChemPhysChem,2007,8,2484 ,

●Electrochimi. Acta, 2007, 52,5634 , 2007, 53,1279
●Chin. J. Chem. Phys.2010, 4, 442,

●Phys. Chem. Chem. Phys., 2011, 13, 9725.

 

 

4、系统探究了确定Pd、Pt等纳米催化剂的电化学活性面积的方法学(ref)。 对如何利用常规电化学技术如旋转圆盘电极技术排除传质等因素的干扰从而准确获得反应动力学的有关参数也进行了深入的探索(ref)。

           

●李明芳:中国科技大学博士论文:Pt电极上氧还原的性能与机理研究

●实现了在可控的传质,较宽的温度与电势范围内研究气体电极反应的动力学行为 

●Electrochem. Commun., 2009, 111, 1434

           

 

 

 


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