甲酸在铂钌电极上电催化氧化的原位SERS研究

采用循环伏安法和电化学原位表面增强拉曼光谱(in-situ SERS)技术研究了甲酸在铂钌电极上解离吸附与氧化行为。发现甲酸在铂钌电极上也能自发解离吸附。铂钌电极上CO的氧化峰电位与粗糙铂电极相比负移了180mV,把CO氧化完毕的电极电位亦负移了300 mV,从分子水平证实铂钌电极对甲酸电催化氧化的活性比纯铂电极更高。该研究结果表明,SERS技术可望拓展为研究电催化体系的有效工具。     

非水乙腈体系中CO在铂电极表面吸附的SERS研究

在非水乙腈体系中，借助LabRam Ⅰ型共焦显微拉曼系统，尝试用表面增强拉曼光谱（SERS）对作为燃料电池中毒化中间体的CO在过渡金属铂电极表面的催化氧化进行了研究，并考察了在电极电位的变化过程中CO的催化氧化与周围环境分子的相互作用。不仅观察到CO在铂金属表面的吸附和氧化，还得到溶剂乙腈分子发生解离的表面增强拉曼光谱，并对CO和CH3CN分子在铂电极上的竞争吸附进行了分析。     

表面合金电催化剂上甲酸氧化的原位FTIR反射光谱研究

运用原位红外反射光谱(FTIRS)和电化学循环伏安法(CV)研究了甲酸在三种不同电极上的电催化特性。结果表明甲酸在碳载铂电极(Pt/GC)上的电催化氧化机理与本体铂电极(Pt)相类似,即可以通过活性中间体或毒性中间体氧化至CO_2。Pt/GC对甲酸的氧化比Pt具有更高的电催化活性。Pt/GC表面以Sb吸附原子修饰的电极(Sb-Pt/GC)上,甲酸氧化的起始电位(E;)提前至-0.10V,氧化电流峰电位(Ep)提前至0.34V,氧化峰电流(jp)值增加了7.28倍,半峰宽(FWHM)为0.30V。同样,Surface al-loy/GC电极上,E_I为-0.12V,E_p为0.32V和j_p为7.25mA·cm~(-2),相对Pt/GC分别负移了0.22,0.02V和增大了8.15倍,半峰宽(FWHM)为0.5V。表明Sb-Pt/GC和Surface alloy/GC电极不仅能够有效地抑制毒性中间体CO的生成,而且还可以显著地提高其对活性中间体的氧化的电催化活性。     

现场拉曼光谱研究多种铂氧化物还原过程及其对甲醇氧化的影响

采用原位拉曼光谱技术研究方波电位循环氧化还原 (ORC)过程中产生的铂氧化物的还原过程 ,其中过氧化物和超氧化物消失的电位在 0 2V左右 ,晶格氧化物和氧化铂则分别消失在 0V和 -0 2 5V左右。我们还初步探讨了不同还原电位下形成的铂电极表面纳米微粒对甲醇电催化活性的影响     

现场拉曼光谱研究非水体系中铂电极上甲醇的解离吸附

本文在共焦显微拉曼系统上 ,利用表面增强拉曼散射效应 ( SERS)初步研究了非水体系中甲醇在粗糙铂电极上的解离吸附过程。结果表明 :甲醇在粗糙铂电极上解离吸附后产生了毒性中间物 CO,在较负的电位区间内 ,H与 CO共吸附于电极表面并影响 CO的吸附行为 ,随电位的正移 ,υPt- C和 υC- O的变化可以用电化学 Stark效应来进行解释。     

草酸在铅电极上电催化还原过程的in situ FTIRS研究

采用电化学原位傅里叶变换红外反射光谱(electrochemical in situ fourier transform infrared reflection spectroscopy,in situ FTIRS)研究了草酸在铅电极上电催化还原过程。 多步电位阶跃FTIRS(MSFTIRS)和时间分辨FTIRS(TRFTIRS)的结果表明：当研究电位为-0.70 V(vs. SCE)时,即可明显检测到乙醛酸生成;研究电位为-0.85 V时,电极表面累积生成乙醛酸的量达到最大值。 随着电位的负移,生成的乙醛酸的量减少。 同时在-0.95 V时即可明显检测到乙醛酸进一步被还原,生成的乙醇酸在1 093 cm-1 附近为—CH₂OH的CO伸缩振动吸收。 当研究电位为-1.50 V时,电极表面的乙醛酸几乎都被还原成乙醇酸。 另外,随着电位的负移,并没有检测到其他新物种的出现,表明乙醇酸在电极表面不会进一步发生还原反应。 研究电位为-0.75 V的原位时间分辨红外反射光谱显示反应产物乙醛酸在1 750 cm-1 左右CO的伸缩振动吸收谱峰的左右积分强度随时间线性增加;而研究电位在-1.60 V原位时间分辨红外反射光谱还观察到乙醇酸在1 093 cm-1附近—CH₂OH的C—O伸缩振动吸收。 电化学原位红外反射光谱技术有利于对反应中各物种官能团振动吸收的检测,为草酸电催化还原反应机理提供直接实验依据。     

胞嘧啶吸附在粗糙银和金电极上的表面增强拉曼光谱

利用电化学伏安方法和表面增强拉曼光谱(SERS)技术研究了在-1.0V~0V的电位区间内胞嘧啶在粗糙银电极和金电极表面上的吸附行为。结果表明,在所研究的电位区间,胞嘧啶通过N3位垂直吸附在粗糙银和金电极表面,且当电位负移时吸附作用减弱。     

Au_(core)@Pt_(shell)/GC电极上甲醇解离中间体CO氧化的SERS研究

本文采用共焦显微拉曼系统对不同介质中甲醇解离中间体CO在Aucore@Ptshell/GC电极上的氧化行为进行了研究。结果显示,不论在酸性、中性还是碱性介质中,甲醇均能在Aucore@Ptshell/GC电极上自发氧化解离出强吸附中间体CO;较低电位下,CO在酸性和中性介质中以线性吸附为主,碱性介质中则以桥式吸附为主。此研究表明,电极在中性及碱性介质中对甲醇解离中间体CO的电氧化比在酸性介质中有更好的催化活性,原位表面增强拉曼光谱技术有望拓展成为研究电催化反应的有效工具。     

电化学红外光谱研究铂电极上甲酸分解成CO的反应中桥式吸附甲酸根的作用

采用电化学原位红外光谱技术研究了多晶Pt电极上甲酸的分解反应. 研究发现,在恒电位下(0.4 V vs. RHE)从不含甲酸的支持电解质溶液切换到含甲酸的溶液时,CO_ad的生成速率在切换的最初也就是甲酸根的覆盖度为零最大,切换后的1 s内甲酸根的覆盖度达到平衡,而COad的生成速率逐步降低. E由0.75 V变至0.35 V的电位阶跃实验显示：电位阶跃后的瞬间,甲酸根的红外光谱强度迅速降低,而CO_ad的生成强度随时间缓慢增加. 实验表明甲酸根不是甲酸脱水生成CO的反应活性中间体.     

pH值对4-氰基吡啶吸附行为影响的SERS研究

采用现场表面增强拉曼光谱(SERS)研究了4-氰基吡啶在不同pH值下铂电极上的吸附行为.结果表明,pH对4-氰基吡啶的吸附原子没有影响,均以吡啶环上的氮吸附在电极表面,但分子的取向不同.酸性条件下,4-氰基吡啶在正于0.6 V(SCE)的电位区间倾斜吸附,在0.6V到-0.2V以相对垂直方式吸附,而在负于-0.4V的电...     

拉曼光谱研究Pt电极上欠电位沉积Sn对甲醇氧化的影响

本文采用拉曼光谱研究Ｐｔ电极上欠电位沉积（亚）单原子层的Ｓｎ对甲醇氧化的影响,初步的结果表明,欠电位沉积Ｓｎ促进了Ｐｔ上甲醇的电催化氧化,与纯Ｐｔ电极体系相比较,作为表面毒性中间物的ＣＯ在较负电位下即可被氧化。本文对其可能的机理进行了初步的讨论     

显微激光拉曼定量分析CO_2气体碳同位素组成方法研究

制备了一系列不同比例的~(12)CO_2/N_2和~(13)CO_2/N_2混合物,对样品进行显微激光拉曼测试分析后发现气体拉曼特征峰峰面积比与其摩尔分数比成正比例关系,拟合方程的斜率被认为是拉曼量化因子F_(12CO_2)和F_(13CO_2)。用气相组分中只含有~(12)CO_2和N_2的流体包裹体验证了当F_(12CO_2),为1.163 49时,根据气体的拉曼特征峰峰面积比能估算出其摩尔分数比。由线性拟合后的方程斜率得出F_(13CO_2)和F_(12CO_2)分别为1.610 86和1.163 49,它们的比率F_(13CO_2)/F_(12CO_2)是1.3845。在确定稳定同位素分子的拉曼参数和实验条件基础上,CO_2气体碳同位素摩尔分数比C_(12)/C_(13)可根据A_(12Co_2)/A_(13CO_2)(拉曼峰峰面积比)和F_(13CO_2)/F_(12CO_2)的乘积求出。此外,用已知摩尔分数比(C_(12)/C_(13))的人造包裹体验证了此方法具有一定的可行性,可以建立起定量分析CO_2气体碳同位素激光拉曼测试方法。     

Tracer studies on the reaction path and kinetics of the Co oxidation over iridium

The reaction path and kinetics of the CO oxidation over polycrystalline indium were studied under low pressures by a transient isotope tracer method. Carbon monoxide is oxidized entirely through a Langmuir-Hinshelwood (LH) process, namely CO(a) + O(a) → CO₂. No evidence of an Eley-Rideal process, namely CO(g) + O(a) → CO₂, was observed. At constant temperatures the apparent rate constant of the LH process, i.e., the CO₂ formation rate divided by the product of the coverages of CO and oxygen, decreased rapidly with an increase in the total coverage. The kinetics was explained in terms of the boundary reaction model in which the oxidation took place predominantly outside or near the boundary of the CO(a) island.     

二氧化氯氧化云杉木质素的光谱研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见光谱(UV-visible)、傅里叶变换拉曼光谱(FT-Raman)以及核磁共振(1H NMR)分析技术对云杉木质素被二氧化氯氧化前后的结构变化进行了研究。当木质素被二氧化氯氧化时,其骨架结构中的芳香环基团被有效地氧化开环。红外光谱显示木质素中的愈疮木基特征峰强度显著降低,紫丁香基苯基以及对羟基苯基特征吸收峰完全消失,在被氧化后的木质素中出现CO 共轭羰基伸缩振动特征峰。紫外光谱显示木质素在被氧化后位于280 nm处的紫外吸收显著降低。1H核磁共振波谱显示,木质素中连接在芳香环侧链的甲氧基数量被氧化后出现显著的降低,同时与苯环相连的脂肪族侧链在后也相应地减少。研究结果说明二氧化氯能有效地氧化木质素中的芳香环,并将其氧化为带有CO基因的粘康酸及其酯类物质或带有醌型基团的物质。     

共焦拉曼光谱对疏水基底上Mg(CH3COO)2液滴与CO2非均相反应动力学过程的观测

本文利用共焦拉曼光谱在球形液滴的表面和中心可聚焦两次的特性, 观测了不同RH(relative humidity, 相对湿度)下疏水基底上Mg(CH3COO)2液滴与CO2在液滴表面和中心的反应情况。结果表明, 反应生成的产物为碱式碳酸镁。当RH约73%时, 液滴表面和中心生成的产物的量差别不大; 当RH约65%时, 表面和中心的差别较RH约73%时明显; 而当RH降至约58%时, 表面和中心的差别则变得非常明显。由于Mg(CH3COO)2液滴在较低相对湿度下会形成胶态结构, 引起传质受阻, 从而使得CO2由液滴表面扩散到内部变得越来越困难, 最终导致液滴表面生成的产物比中心多。     

V2CO2MXene从CO2/N2混合气体中选择性吸附CO2的第一性原理计算

二氧化碳作为温室气体中最重要的组成部分,其含量的变化将直接影响全球气候变化,在燃烧后气体中选择性捕获CO₂,对减缓因CO₂浓度过高引发的环境问题具有十分重要的意义.本文采用第一性原理计算的方法,研究了V₂CO₂ MXene材料对CO₂的选择性吸附性能.首先研究了不同官能团V₂CT_X MXene材料的结构和性质,发现V₂CO₂具有良好的稳定性.后研究了V₂CO₂对CO₂的吸附行为,结果表明,当CO₂被水平吸附时,V₂CO₂对CO₂气体分子的吸附能力较强且均满足在高性能吸附剂表面吸附CO₂的理想值(-0.42 eV-0.82 eV),可以适用于探测/捕获CO₂气体分子.此外,进一步研究了相同条件下V<...     

Interface of wet oxidized AlGaAs/GaAs distributed Bragg reflectors

The interface of wet oxidized Al_0.97Ga_0.03As/GaAs in a distributed Bragg reflector (DBR) structure has been studied by means of transmission electron microscopy and Raman spectroscopy. With the extension of oxidation time, the oxide/GaAs interfaces are not abrupt any more. There is an amorphous film near the oxide/GaAs interface, which is Ga₂O₃ related to the prolonged heating. In the samples oxidized for 10 and 20 min, there are some fissures along the oxidized AlGaAs/GaAs interfaces. In the samples oxidized or in situ annealed for long time, no such fissures are present due to the complete removal of the volatile products. PACS 68.55.Jk; 68.55.Nq; 68.65.+g; 81.65.Mq     

Structural evolution in CVD graphene chemically oxidized by sulphuric acid

The role of sulphuric acid (H₂SO₄) in fabrication graphene oxide besides as intercalant has not been well addressed. In this work, Raman spectroscopy is used to monitor structural evolution in chemical vapor deposition (CVD) graphene chemically oxidized by dilute H₂SO₄. From the analysis of Raman spectra of oxidized graphene, we propose that oxidation first initiates at preexisting defects, and vacancy‐like defects are formed. Following is the radial growth of the vacancy, and oxidation pits appear in graphene. This assumption is further confirmed by atomic force microscope measurement. It is also found that with increase of amounts of defects, G peak is blue shift, and this is explained by defect and hole doping effect. Hole doping in graphene is much stronger at hexagon regions near the oxidation pits. This work helps in understanding the role of H₂SO₄ in fabrication graphene oxide as oxidizer as well as helps in obtaining structure information of graphene oxide. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.