手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)手機(jī)版
化工儀器網(wǎng)小程序
官方微信
公眾號(hào)：chem17
掃碼關(guān)注視頻號(hào)
電化學(xué)原位拉曼光譜技術(shù)及應(yīng)用簡介
1、電化學(xué)原位拉曼光譜在諸多原位表征方法中，拉曼光譜可以提供樣品內(nèi)部分子組成和結(jié)構(gòu)的信息，被廣泛應(yīng)用于催化劑的表征。拉曼光譜可以很容易地探測低波數(shù)區(qū)域(＜1000cm-1)的較低能量振動(dòng)，因此它可以用來觀察催化劑和反應(yīng)物之間的直接相互作用，而且非常適合監(jiān)測金屬─碳鍵、氧物種等。在電催化反應(yīng)中，拉曼光譜能夠提供真實(shí)反應(yīng)條件下電極表（界）面分子的微觀結(jié)構(gòu)和中間產(chǎn)物的信息。此外拉曼光譜對(duì)極化率的改變很敏感，這使其特別適用于觀測水介質(zhì)中進(jìn)行的電化學(xué)反應(yīng)，因此將拉曼光譜與電化學(xué)方法結(jié)合為研究電化學(xué)反應(yīng)過程和機(jī)理提供了有力手段。電化學(xué)原位拉曼光譜法的測量裝置主要包括拉曼光譜儀和原位電化學(xué)拉曼池兩個(gè)部分。
本機(jī)組的LabRAMHREvolution顯微共焦拉曼光譜儀配置了從紫外到紅外的七種不同波長的激光和開放式顯微鏡自動(dòng)平臺(tái)。為減少反應(yīng)過程中溶液和氣體對(duì)儀器的腐蝕，原位電化學(xué)拉曼池需配備密封的光學(xué)窗口。在實(shí)驗(yàn)條件許可下，可以采用薄層溶液，同時(shí)選擇合適波長的激光（532nm或785nm），以減弱因熒光效應(yīng)造成的信號(hào)干擾，可以得到高質(zhì)量的拉曼光譜數(shù)據(jù)。
2、應(yīng)用實(shí)例
實(shí)例一：研究表明Cu+有利于C2+產(chǎn)物中間體的形成，從而促進(jìn)CO2還原生成需要的碳?xì)浠衔?。但在陰極電勢下Cu+易還原成Cu0。我校高敏銳教授課題組和俞書宏院士團(tuán)隊(duì)利用原位電化學(xué)拉曼光譜研究了多孔、實(shí)心和破碎這三種納米結(jié)構(gòu)的Cu2O上CO2電還原的反應(yīng)過程。Cu2O的拉曼特征峰位于223,419,524和624cm-1，而Cu單質(zhì)幾乎沒有拉曼信號(hào)。原位電化學(xué)拉曼測試表明，實(shí)心和破碎這兩種結(jié)構(gòu)的Cu2O在兩分鐘內(nèi)快速還原成Cu0，因此這兩種電極上的拉曼信號(hào)在電化學(xué)反應(yīng)開始后的兩分鐘內(nèi)迅速消失（圖1b,1c），與此形成鮮明對(duì)比的是多孔Cu2O在反應(yīng)二十分鐘后依然保留了較為明顯的Cu2O特征峰。這證明了具有納米空腔的多孔Cu2O在電催化過程中很好的保留了Cu+物種[J.Am.Chem.Soc.2020,142,6400−6408]。
1.氧化亞銅上CO電化學(xué)還原的原位拉曼表征
實(shí)例二：研究者使用3、5-二胺-1、2、4-三唑(DAT)作為電沉積抑制劑對(duì)Cu、Cu/Ag和Cu/Sn合金膜進(jìn)行電沉積制備高比表面積Cu基催化劑。原位拉曼光譜表明（圖2），A和B峰來源于Cu-CO，在Cu中加入Sn有助于從Cu中心去除氧化物從而減少了電極表面Cu2O的含量(峰①②③)，導(dǎo)致吸附CO的濃度較高，從而有利于CO和C2產(chǎn)物的生成[ACSCatal.2020,10,672−682]。
三種Cu合金電極上電催化CO2還原的拉曼光譜圖
實(shí)例三：除CO2電催化還原外，電化學(xué)水氧化作為水分解過程中的重要部分引起了人們的廣泛關(guān)注，在能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)換方面有著廣闊的應(yīng)用前景。陽極的析氧反應(yīng)（OER）是多步、四電子（4e）過程，因此反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)很慢，需要較高的電位來驅(qū)動(dòng)。這不僅阻礙了水分解的能量轉(zhuǎn)換效率，而且成為發(fā)展燃料電池及可充電金屬空氣電池的主要障礙之一。二維層狀雙氫氧化物（LDHs）作為的OER電催化劑之一，其結(jié)構(gòu)和組成靈活可調(diào)，制備方法簡單可靠，有望成為高性能大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的OER電催化劑。鎳鐵基LDH（NiFe-LDH）被認(rèn)為是高效的OER催化劑之一。電化學(xué)原位拉曼光譜表明（圖3），在OER過程中，NiFe-LDH表面的Ni(OH)2會(huì)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH。研究者認(rèn)為OH*物種傾向于在較高電位(即OER電位區(qū)域)的Ni位點(diǎn)處吸附。與Fe3+相比，Ni2+離子與OH−的相互作用較弱，F(xiàn)e3+離子的電子效應(yīng)可以促進(jìn)生成更高價(jià)態(tài)的Ni，從而優(yōu)先與OH-反應(yīng)提高OER活性[EnergyEnviron.Sci.2019,12,572.]。
相關(guān)產(chǎn)品
免責(zé)聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源：化工儀器網(wǎng)”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡(luò)有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權(quán)或有權(quán)使用的作品，未經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)不得轉(zhuǎn)載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經(jīng)本網(wǎng)授權(quán)使用作品的，應(yīng)在授權(quán)范圍內(nèi)使用，并注明“來源：化工儀器網(wǎng)”。違反上述聲明者，本網(wǎng)將追究其相關(guān)法律責(zé)任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源（非化工儀器網(wǎng)）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí)，必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源，并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系，否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
采購中心