原位电化学与核磁共振联用新技术及其应用进展

电极表面微观的电化学反应动力学机制无法通过孤立的传统电化学方法直接揭示,核磁共振技术能在分子水平上提供待测样品的化学位移和J耦合产生的微小分裂等信息,它可以更容易地鉴定同分异构体、分子构象和电子变化。因此,原位电化学与核磁共振联用技术可以从分子层面上对物质反应机理和反应动力学过程进行原位无损实时研究,发现非原位技术无法监测的短寿命中间体,揭示反应机理和构效关系等相关信息,是一种非常有发展前途的原位谱学技术。但是由于电化学池和核磁共振的不兼容性,对原位电化学与核磁共振的研究及应用相对较少,为了让更多的人了解原位电化学与核磁共振联用这一新技术,文章分别阐述了该技术的国内外进展、工作原理、面临的挑战及其在电化学催化及物质反应机理、燃料电池和药物研究等方面的应用,并对今后需要解决的关键性问题进行了展望。     

Raman-STM联用系统及其初步实验

研究固／液界面体系的传统方法主要以电信号为激励和检测手段，已不能适应日益扩大的研究对象和深入至微观研究的要求，许多采用电子束或离子束作为人射源的表面技术由于x作在高真空条件下也难以原位（insitu）研究固／液体表由于光束容易穿过团／液体系的溶液层或具有光学透明的固体电极材料，八十年代以来以光（尤其是激光）作为激励和检测手段的研究方法日益受到重视[1]，目前已开展的工作包括光电流（电压、电容）谱、光发射电流话、光声（热）谱、反（透）射谱、全息谱、瑞利散射、（超）拉曼散射、二次谐波（SHG）以及和频（SFG）…     

电化学调制时间分辨紫外可见光谱技术及其在电显色研究中的应用

七十年代发展起来的电化学现场(in situ)谱学技术将电化学学科的研究推向分子水平。随着研究深入到分子动态过程,时间分辨谱学技术愈显得重要。紫外可见光谱是检测含π电子、非键电子(如N,O,S,卤素原子)基因、无机配合物分子和电荷转移复合物分子的重要手段。包含这些基团的体系在电化学和生命科学中广泛存在,认识其动态行为意义重大。但目前快速扫描法测量一条紫外可见光谱,最快只能达5ms。近年来,发展起了一种新型光谱探测仪器——光多道分析仪(Optical Multichannel Analyzer,OMA)。其核心由自扫描光敏二极管列阵或光导摄象管构成,能够对多个检测通道(象元)同时完成光电转换。它具有测量速度快、灵敏度高的优势。     

电化学与空间层选核磁共振波谱联用原位监测多碳醇氧化（英文）

醇类燃料电池具有环境友好、运输便利、反应温度低等优势,被认为是理想的能源替代品之一.含有两个碳原子以上的多碳醇,如正丁醇,在燃料电池应用中具有更高的能量密度和更低的质子膜穿透率等优点.然而,多碳醇的氧化反应通常涉及多种C-C化学键断裂,产生多种具有相似分子结构的产物和中间产物,从而增加了产物分析和反应机理研究的难度.原位电化学核磁共振联用(EC-NMR)技术将核磁共振波谱技术引入到原位电化学实验中,实时检测电化学反应过程中的谱学信息,对于深入理解液体燃料电池阳极反应的催化机理有重要应用.然而,原位电化学反应过程中磁场的时空变化通常会导致核磁共振谱峰展宽和谱图分辨率不足的问题,使其应用受到限制.本文将传统电化学方法与空间层选核磁共振波谱技术进行联用(EC-SPSENMR)以应对该挑战,实现多碳有机分子电催化过程的原位实时分析.该策略可以很好地克服原位电化学反应过程中磁场时空变化引起谱图分辨率不足等问题,在原位测量时能够记录具有清晰J偶合裂分结构的高分辨谱峰,实现对电化学反应进程中不同分子信息的直接识别,便于后续的定性和定量分析.此外,该策略还可直接在标准的商业核磁共振波谱仪器上使用,从中...     

氢处理二氧化钛的光催化性能及电化学阻抗谱

通常可通过物理（浸渍法等）、化学方法（溶胶 -凝胶 ,电化学沉积法等）向光催化剂晶格中引入金属“小岛” ,以加速光生电子 -空穴的转移 ,提高改性后光催化剂的活性 [1].同时 ,运用物理和光电化学等手段研究半导体光催化剂的表面性质和光电化学性质 ,可以为评价这些改性光催化剂的活性和研究反应机理提供依据 [2,3].电化学阻抗谱 (EIS)方法是研究材料性质、化学 (特别是电化学 )过程和界面反应机理的有力工具 [4].本工作运用 EIS手段研究了纳米 TiO_2在氢气气氛下热处理后 TiO_2的阻抗谱特征同其光催化活性之间的关系 .1实验部分　　…     

非线性谱学分析的基本原理及其在电化学研究中的应用

暂态电化学分析技术由于可以提供与时间相关的电极过程动力学信息,在电化学研究中应用广泛。本文着重介绍了在正弦电流/电压激励下电化学系统的时频响应特性,其非线性频响行为的谱学表达、数值模拟方法以及实验表征方法,综述了非线性谱学分析技术在电化学研究中的应用。文中指出基于反应机理的谱学模拟与实验表征结果的对比是当前开展电化学非线性谱学研究的主要模式,总结出其在实验测量中交流振幅的选取原则,并在最后提出电化学系统的非线性主要源于反应动力学,非线性谱学分析因此在电化学反应的机理研究以及电化学系统诊断的许多方面独具优势。     

电化学原位同步辐射技术在锂离子电池电极材料研究中的应用

同步辐射光源及其相关的谱学技术因其亮度高、单色性好及能量可调等突出特点,为锂离子电池材料组成-结构-性能关系的解析,尤其是其充放电循环过程的电化学反应机理、电极老化及失效的原位、实时动态研究提供了强有力的分析手段. 本文主要结合本课题组的研究工作,并综述同步辐射的电化学原位技术在锂离子电池及其相关材料研究的应用. 重点总结、分析及评述电化学原位XRD及XAFS等技术在电池充放电循环过程中结构演化、离子荷电态及反应动力学过程.     

Li／SOCl2电池的拉曼光谱电化学研究

Li/SOCl_2电池体系具有比能量高、放电平稳、贮存寿命长和工作温度范围宽等优点,在航空、军工等领域有广阔的应用前景。国内外对该体系的电化学性质和工艺技术做过大量研究,但对其反应机理尚不清楚,对电池反应式也缺乏一致的观点。采用常规的电化学方法很难确切判断反应复杂的中间产物及其性质。各种波谱学方法虽曾被用于研究Li/SOCl_2体系     

电化学谱学表征方法的应用与发展

经历两个多世纪的发展,电化学表征方法的理论和实验研究不断完善,在表界面精细结构表征、电化学反应机理研究等方面起到重要作用。电化学谱学表征技术的出现,填补了传统电化学表征方法在分子水平上鉴定电化学反应活性位点及中间物种的空白。本文总结了近年来红外光谱(IR)、表面增强拉曼光谱(SERS)及和频振动光谱(SFG)三种经典分子振动光谱电化学表征技术的研究进展。首先介绍了三种光谱的基本原理和电化学联用电解池的设计,然后从基础电化学理论出发,介绍其在模型单晶体系及界面水机理研究中的应用,进一步重点介绍了其在锂离子电池和燃料电池领域的相关研究进展,最后展望了电化学谱学表征技术的未来发展方向。     

前言:微纳尺度电化学专刊

电化学是研究电能和化学能之间相互转化的规律的科学,在能源、材料、环境、生命和健康领域都发挥着重要的作用.在纳米科学与技术迅猛发展的时代,电化学研究方法正在发生深刻的变革.一方面,以超微电极和扫描探针电化学为代表的技术,使得电极过程的空间分辨率由微纳尺度延伸至分子原子尺度;另一方面,以电化学原位谱学为代表的方法,使得反应...     

信号平均技术及其在光电化学中的应用

光电化学是研究在光照影响下的各种电极过程的一门新兴学科。在大多数情况下,光电化学实验体系所产生的光电响应非常微小。假如采用常规的放大方法,其结果微弱的光电响应将和噪声一起被放大,为此必须采用微弱信号检测技术,把淹没在背景噪声中的光电信号检测出来。信号平均技术就是一种在光电化学中常用的微弱信号检测技术。     

电化学原位紫外可见反射光谱法

电化学原位（ｉｎ－ｓｉｔｕ）紫外可见反射光谱法是七十年代发展起来的一种光谱电化学方法。它对在分水平上电极界面结构和表面氧化，钝化，吸附，化学修饰等电化学过程具有独特的优越性。本文对电化学原位紫外可见反射光谱技术及其在电化学中的应用和发展趋势作了简要的叙述。     

一种电化学调制光谱用电解池

电化学调制光谱,又称电反射谱,是近年来发展起来的现场光学测量新技术。其实验方法是:研究电极受到小幅度交流信号的激励,其反射率发生相应的交变响应,采用锁相技术,测     

CO和SCN^—在高分散Pt及Pd表面异常红外光学行为的电化…

在玻碳基底上沉积Ｐｔ和Ｐｄ，在以ＣＯ和ＳＣＮ＾－为探针分子的电化学现场ＦＴＩＲ反射光谱研究中，首次观察到异常红外光学行为，其中包括吸际物种的谱带方向倒反以及谱峰强度显著增强等。     

睾酮电化学检测的研究进展

睾酮作为人体内一种重要的类固醇激素,在调节和促进人体机能等方面发挥着重要作用。睾酮的检测因在临床诊断和体育运动等方面具有重要作用而备受关注。该文对目前睾酮的主要检测方法进行了概述,包括常规仪器分析、免疫学检测方法和电化学检测方法,并对电化学方法特别是电化学免疫传感器对睾酮的检测进行了综述和展望。     

CO和SCN~-在高分散Pt及Pd表面异常红外光学行为的电化学现场FTIR反射光谱研究

在玻碳基底上沉积Pt和Pd，在以CO和SCN-为探针分子的电化学现场FTIR反射光谱研究中，首次观察到异常红外光学行为，其中包括吸附物种的谱带方向倒反以及谱峰强度显著增强等．     

用于现场FTIR及UV/Vis光谱电化学的高质量简单结构的光透薄层电化学池

设计制作了一种应用于紫外可见、红外电谱电化学的新型光透薄层电化学池(OTTLE),并以铁氰化钾水溶液、二茂铁乙腈溶液体系进行了表征。池腔几何结构的合理设计使电位降和边缘效应降至最低。该池有良好的伏安响应特性并可用它得到高质量的UV/Vis和IR光谱。由于简单的结构及低廉的造价使适用于光谱电化学研究的电化学池变得更容易得到。     

三种有机缓蚀剂对钢筋阻锈作用的电化学研究

应用极化曲线、电化学噪音(EN)和电化学阻抗谱(EIS)等电化学方法,检测和评价N-月桂酰肌氨酸钠、D-葡萄糖酸钠和β-甘油磷酸钠等3种缓蚀剂对钢筋在含NaC l的模拟混凝土孔溶液中电化学腐蚀行为的影响及其阻锈作用.结果表明,D-葡萄糖酸钠对钢筋具有较好的缓蚀效果,其缓蚀作用主要是通过在钢筋表面的竞争吸附和沉积而提高钢筋耐腐蚀性.     

《电化学方法原理和应用》

由北京大学邵元华、中国科学院长春应用化学研究所朱果逸、董献堆、张柏林翻译的A．J．Bard和L．R．Faulkner的《电化学方法原理和应用》（第二版）已于2005年5月由化学工业出版社出版。 该书第一版于1980年出版以来，得到全世界电化学及电分析化学界广泛好评，被许多大学选作高年级和研究生的教科书。第二版在第一版基础上作了重要的增补，主要包括近年来快速发展的新领域：超微电极的应用、完整表面上的电化学现象、修饰电极、现代电子转移理论、扫描探针方法、液相色谱电化学联用方法（LCEC）、阻抗谱学、现代形式的脉冲伏安法和各种谱学电化学技术。     

胶体离子超容电池体系中的尺度与反应

寻求兼具高能量密度和高功率密度的储能器件是电化学储能领域一直以来的发展目标,也是应对全球能源危机发展可再生能源的有效举措.胶体离子超容电池体系基于电极材料水平上的创新,将电池的高能量密度和超级电容器的高功率密度及长循环寿命集结于一体,是极具发展前景的一种新型储能体系.胶体离子超容电池体系的优异电化学性能源于其活性物质的多尺度与反应特性,这要求从微观上的化学尺度到宏观上的器件系统尺度对整个电化学单元实现多尺度调控以及复杂的原位耦合反应设计.在前期工作的基础上,从尺度和反应两个重要方面重新审视胶体离子超容电池体系产生优异电化学性能的本质.