本文结合电化学方法与原子力显微镜力曲线技术,研究了两种烷基侧链长度不同的离子液体BMITFSA和OMITFSA在Au(111)电极表面附近的层状结构的数目和耐受力对电位的依赖性,探究了烷基侧链长度变化对界面层状结构的影响.研究表明,不同烷基...本文结合电化学方法与原子力显微镜力曲线技术,研究了两种烷基侧链长度不同的离子液体BMITFSA和OMITFSA在Au(111)电极表面附近的层状结构的数目和耐受力对电位的依赖性,探究了烷基侧链长度变化对界面层状结构的影响.研究表明,不同烷基侧链长度的离子液体体系力-电位曲线形状基本相似.在零电荷电位(the potential of zero charge,PZC)附近时,力值最小,因为此时电极表面荷电量较小,层状结构不稳定;电位偏离PZC的过程中,第一层层状结构力值呈现先增大后减小的趋势.受到烷基侧链所处的不同位置影响,在PZC电位以负,短侧链离子液体的层状结构稳定性较好,而PZC电位以正,长侧链离子液体的稳定性较好.展开更多
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...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。展开更多
文摘本文结合电化学方法与原子力显微镜力曲线技术,研究了两种烷基侧链长度不同的离子液体BMITFSA和OMITFSA在Au(111)电极表面附近的层状结构的数目和耐受力对电位的依赖性,探究了烷基侧链长度变化对界面层状结构的影响.研究表明,不同烷基侧链长度的离子液体体系力-电位曲线形状基本相似.在零电荷电位(the potential of zero charge,PZC)附近时,力值最小,因为此时电极表面荷电量较小,层状结构不稳定;电位偏离PZC的过程中,第一层层状结构力值呈现先增大后减小的趋势.受到烷基侧链所处的不同位置影响,在PZC电位以负,短侧链离子液体的层状结构稳定性较好,而PZC电位以正,长侧链离子液体的稳定性较好.
基金financial support from NSFC(21635003,21811540027 for Y.Tian,and 22022402,21974051 for L.Zhang)Innovation Program of Shanghai Municipal Education Commission(No.201701070005E00020)for Y.Tian。
基金support by the Natural Science Foundation of China (22172075)the Fundamental Research Funds for the Central Universities in China (0210/14380174)the “Innovation and Entrepreneurship” program and Jiangsu Province。
文摘电化学/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。
