Спектральный электролитический бассейнОбъединение электрохимических испытаний с спектральным анализомОсновная экспериментальная установка. Его основные виды применения можно резюмировать следующим образом:Для контроля химических реакций с помощью электрических сигналов используются спектральные технологии для наблюдения изменений веществ, промежуточных веществ и информации о динамике реакции в реальном времени и на месте.

Проще говоря, это похоже на « реактор с окнами», который позволяет ученым не только контролировать реакцию (через электричество), но и « своими глазами» видеть, как она происходит.

Ниже приведены его основные виды применения и преимущества в эксперименте, разделенные на несколько аспектов:

I. Основные виды применения: раскрытие механизма реакции

Это наиболее важное использование спектральных электролизеров. Многие электрохимические реакции (например, каталитические, зарядно - разрядные, коррозионные и т.д.) включают нестабильные промежуточные вещества, которые трудно уловить традиционными электрохимическими методами.

1. Выявление и мониторинг промежуточных реакцийА.

• Примеры:: В электрокаталитической кислородной реакции промежуточные виды металлическо - кислородной связи, образующиеся на поверхности металлического катализатора, могут быть обнаружены с помощью ультрафиолетово - видимого спектра поглощения или спектра Рамана, что подтверждает « механизм адсорбционной эволюции».

2. Мониторинг изменений концентрации реакционных веществ и продуктовА.

• Примеры:: В электромеханическом синтезе снижение концентрации реакционных веществ и повышение концентрации продуктов могут контролироваться в реальном времени с помощью ультрафиолетового спектра, чтобы составить кривую концентрации - времени и связать ее с кривой тока - времени.

3. Изучение изменений на поверхности электродаА.

• Примеры:: В исследованиях литий - ионных батарей с использованием инфракрасного спектра можно обнаружить образование и изменения состава твердотельных электролитов на поверхности электрода.

Конкретные виды применения, связанные с различными спектральными технологиями

В зависимости от связанных спектральных технологий, спектральные электролитические бассейны имеют различные фокусы проектирования и применения:

1. электролитический бассейн УФ - видимого спектра поглощения

• ПринципВещество в растворе изменяет всасываемость света во время электролиза.

• использованиеА.

  Мониторинг концентрации растворимых реакций, продуктов или промежуточных веществ в растворе.

  Изучение механизмов переноса электронов, особенно реакций, сопровождающихся изменением цвета.

  Определение квантовой продуктивности электрореактивов.

• особенность:: Устройство относительно простое и является обычным инструментом для изучения механизма гомогенной электрохимической реакции.

2. ИК - спектральный электролизер

• Принцип:: Обнаружение изменений вибрационного уровня молекулярно - химических связей, предоставление богатой информации о молекулярной структуре.

• использованиеА.

  спектр поглощения в инфракрасном диапазоне с поверхностным усилением:: Высокая чувствительность для обнаружения молекул, адсорбируемых на поверхности электрода, и их конфигурационных изменений.

  Определение адсорбционных видов и промежуточных реакций на поверхности электрода.

  Изучение структуры электролитного раствора на границе электрода (например, структуры « двойного слоя»).

• особенность:: Нарушения всасывания водного раствора, часто с использованием тонкослойных электролитических бассейнов или отражающих режимов.

3. спектральный электролизер Рамана

• Принцип:: Изучение спектра вибраций молекул, особенно подходящих для изучения симметричных химических связей.

• использованиеА.

  спектр Рамана с поверхностным усилением:: Значительно усиленный сигнал, который может быть использован для обнаружения на мономолекулярном уровне, является мощным инструментом для изучения промежуточных процессов электрокатализа (например, восстановление CO2B, реакция гидролиза).

  Идентифицировать фазовый переход электродного материала (например, процесс зарядки и разрядки электродного материала батареи).

  Обнаружение продуктов коррозии, образование полимерных пленок и т.д.

• особенность:: помехи от воды малы и хорошо подходят для изучения водной фазовой системы.

4. электролизер флуоресцентного спектра

• ПринципМониторинг веществ, способных производить флуоресценцию в электрохимических условиях.

• использованиеА.

  Изучение электролюминесцентных материалов и устройств (например, OLED).

  Обнаружение некоторых электроактивных молекул или промежуточных веществ с флуоресцентными свойствами.

  Распределение концентраций в электрохимических процессах.

5. Рентгеновский спектральный электролизер

• Принцип:: Использование источников синхронного излучения рентгеновских лучей для обнаружения электронных структур элементов и локальной среды.

• использованиеА.

  тонкая структура поглощения рентгеновских лучей:: Изучение валентных и координационных структурных изменений в активных центрах электрокатализатора в рабочем состоянии.

  Дифракция рентгеновских лучей:: наблюдение в реальном времени эволюции кристаллической структуры электродного материала во время зарядки и разрядки.

III. Области применения

• Электрокатализ:: Изучение механизмов реакций, таких как топливные элементы, гидролизное производство водорода / кислорода, восстановление CO2B и т. Д. Для руководства проектированием высокопроизводительных катализаторов.

• Исследования батарей:: Наблюдение побочных реакций на границе электрода / электролита в режиме реального времени, изучение фазового перехода электродного материала, диагностика механизма отказа батареи.

• Коррозионная наука:: Анализ на месте состава и процесса образования продуктов коррозии металлических поверхностей.

• Есть электромеханический синтез.:: Оптимизация условий реакции, выявление активных промежуточных веществ, повышение избирательности и эффективности реакции.

• Биоэлектрохимия:: Изучение процессов переноса электронов белков (таких как цитохром C) на электродах, а также механизмов реакции биологических датчиков.

• Материаловедение:: Изучение электрохимических отложений проводящих полимеров, оксидов металлов, процессов легирования / дезлегирования и изменений их оптических свойств.

резюме

Таким образом, спектральный электролизер является мощным в современных электрохимических исследованиях的Инструмент, который будет управлять электрохимией с спектроскопической функцией « глаза»Сочетание значительно углубило наше понимание электродных процессов.