酸性和碱性介质中甘氨酸解离吸附和氧化的EQCM研究

用电化学石英晶体微天平(EQCM)研究酸性和碱性介质中甘氨酸在Pt电极上的吸附和氧化过程.结果表明,甘氨酸的解离吸附和氧化行为与溶液的酸碱性密切相关.酸性溶液中甘氨酸吸附较弱,碱性溶液中则产生强吸附物,且当电位低于0V(vs.SCE)时可吸附于Pt电极表面.此外,碱性溶液中甘氨酸还表现出较高的电氧化活性.通过EQCM定量检测上述过程中Pt电极表面的质量变化,测定了不同电位区间(氢区、双电层区和氧区)每传递一个电子所对应的电极表面吸附物种的平均摩尔质量.     

碱性介质中甲醇在铂电极表面吸附和氧化的电化学原位FTIR反射光谱和EQCM研究

运用电化学循环伏安、原位FTIR反射光谱和石英晶体微天平(EQCM)等方法研究了碱性介质中甲醇在Pt电极表面吸附和氧化行为. 结果表明: 甲醇电氧化与溶液酸碱性有密切的关系. 酸性介质中甲醇在Pt电极上的CV曲线有两个正向氧化峰, 而碱性介质中只有一个正向氧化峰, 第二个氧化峰的消失可能是由于碱性介质中Pt电极在高电位下形成高氧化态的氧物种毒化其表面引起的. 碱性介质中甲醇解离吸附产物的数量比酸性介质的明显减少, 对甲醇氧化的第一个氧化峰表现出更高的电催化活性. 目前实验条件下, 原位FTIR反射光谱检测到: 碱性介质中甲醇电氧化的最终产物是CO₂和CO₃^2－, 反应中间体主要为HCOO^－物种. 从电极表面质量定量变化的角度提供了甲醇反应机理的新数据.     

Pt及其修饰电极上甲醇吸附和氧化的CV和EQCM研究

运用电化学循环伏安和石英晶体微天平 (EQCM )研究了 0 .1mol·L- 1H2 SO4 溶液中甲醇在Pt电极和以Sb ,S不可逆吸附原子修饰的Pt(Pt/Sbad和Pt/Sad)电极上的吸附和氧化过程 .结果表明甲醇的氧化与电极表面氧物种有着极其密切的关系 .Pt电极表面Sb吸附原子能在较低的电位下吸附氧 ,可显著提高甲醇电催化氧化活性 .与Pt电极相比较 ,Sb吸附原子修饰的Pt电极使甲醇氧化的峰电位负移了 0 .13V .相反 ,Pt电极表面S吸附原子的氧化会消耗表面氧物种 ,抑制了甲醇的电氧化 .本文从表面质量变化提供了吸附原子电催化作用的新数据     

碱性介质中异丙醇在铂电极表面的吸附和电化学氧化

运用电化学循环伏安、原位FTIR反射光谱和石英晶体微天平(EQCM)等方法研究了碱性介质中异丙醇在Pt电极表面吸附和氧化行为. 结果表明：碱性介质中异丙醇电氧化过程不存在自毒化现象. 虽然电化学原位FTIR反射光谱未能检测到CO等毒性物种, 但EQCM结果证明异丙醇或其解离产物吸附于铂电极上. 在实验条件下, 碱性介质中异丙醇在铂电极上氧化的最终产物只有丙酮, 预示着碱性介质中异丙醇通过脱氢步骤氧化成丙酮. EQCM研究还从电极表面质量定量变化的角度提供了异丙醇吸附和电氧化反应机理的新数据.     

Pt和Sb、S吸附原子修饰的Pt电极上正丙醇氧化的CV和EQCM研究

运用电化学循环伏安法和石英晶体微天平研究了正丙醇在Pt电极和以Sb、S吸附原子修饰的Pt（Pt/Sbad和Pt/Sad）电极上的吸附和氧化过程.从电极表面质量变化角度指出正丙醇的氧化与电极表面氧物种有着极其密切的关系.Pt电极表面Sb吸附原子能在较低的电位下吸附氧，可显著提高正丙醇电催化氧化活性，与在Pt电极上相比较,正丙醇氧化的峰电位负移了0.29 V,峰电流增加了近2倍.相反,Pt电极表面S吸附原子的氧化会消耗表面氧物种，饱和吸附S原子的Pt电极上正丙醇的电氧化受到抑制.本文从表面质量变化提供了吸附原子电催化作用的新数据.     

硫酸溶液中Pt电极表面过程的EQCM研究

应用电化学循环伏安和石英晶体微天平(EQCM)方法研究了0.1mol·L-1硫酸溶液中Pt电极表面的吸附和氧化过程.从电极表面质量变化的结果分析,可认为正向电位扫描时氢区表面质量的增加是由于水分子取代Had引起的,而双电层区的质量增加则是由于水的吸附模式逐渐由氢端吸附转向氧端吸附所致.根据频率变化和电量数据,进一步推算出水在双电层区是以低放电吸附形式出现的,1molPt原子和水分子只发生0.054mol的电荷转移.本文结果可为认识Pt电极表面过程提供定量的新数据.     

1,4-丁二醇在Pt及其修饰电极上吸附氧化过程研究

运用电化学循环伏安和石英晶体微天平研究了1，4-丁二醇(1，4-BDL)在Pt电极及以Sb和S吸附原子修饰的Pt(Pt／Sbad和Pt／Sad)电极上的吸附和氧化过程．结果表明，1，4-丁二醇的氧化与电极表面氧物种有着极其密切的关系，表面质量变化提供了吸附原子电催化作用的新数据．Pt电极表面Sb吸附原子能在较低的电位下吸附氧，可显提高1，4-丁二醇电催化氧化活性．与Pt电极相比，1，4-丁二醇在饱和吸附Sb原子的Pt电极上氧化的峰电位负移了0．20V，峰电流增加了1．5倍．相反，Pt电极表面S吸附原子的氧化会消耗表面氧物种，饱和吸附的S原子抑制了1，4-丁二醇的氧化．     

中性介质中L-丝氨酸在Pt电极上解离吸附和氧化的原位FTIR研究

运用电化学循环伏安(CV)和原位红外反射光谱(in situ FTIRS)研究了中性介质中L-丝氨酸在Pt电极上的解离吸附和氧化过程. 结果表明, 在中性溶液中, 以两性离子形式存在的丝氨酸可以在很低的电位下(-0.6 V, vs. SCE)在Pt电极表面发生解离吸附, 生成强吸物种一氧化碳(COL)、(COB)和氰负离子(CN-). 研究结果还表明, 当电位低于0.7 V(vs. SCE)时, CN-能稳定存在于电极表面, 抑制丝氨酸的进一步反应. 在更高电位时则主要为丝氨酸分子的氧化过程.     

碱性介质中甘氨酸在Pt电极上解离吸附和氧化反应的原位红外反射光谱研究

运用原位红外反射光谱研究了碱性介质中甘氨酸在Pt电极上的解离吸附和氧化反应行为,并利用纳米Pt膜电极的异常红外效应鉴定反应过程中生成的表面吸附物种.结果表明:甘氨酸在Pt电极上极易发生解离,生成强吸附于电极表面上的氰基负离子,该吸附物种在低于0V电位下能稳定存在,并抑制甘氨酸的进一步反应.当电位高于0.2V时,氰基负离子被氧化为氰酸根离子进入溶液,使甘氨酸发生氧化反应,生成氰酸盐和碳酸盐等产物.     

Sb在Au电极上不可逆吸附的电化学过程

用电化学循环伏安法和电化学石英晶体微天平(EQCM)技术研究了Sb在Au电极上不可逆吸附的电化学过程. 研究结果表明, 在-0.25 V到0.18 V(vs SCE)范围内, Sb可在Au电极上稳定吸附, 并且在0.15 V附近出现特征氧化还原峰. 根据EQCM实验数据, 在电位0.18 V时, Sb在Au电极上的氧化产物是Sb2O3; 同时Sb的吸附阻止了电解液中阴离子和水在Au电极上的吸附. 当电极电位超过0.20 V时, Sb2O3会被进一步氧化成Sb5+化合物, 同时逐渐从Au电极表面脱附.     

碱性介质中甘氨酸在纳米金膜电极上的吸附和氧化

运用原位红外反射光谱（in situ FTIRS）和电化学石英晶体微天平（EQCM）在分子水平上研究了碱性介质中甘氨酸在纳米金膜电极上的解离吸附和氧化过程.结果表明,甘氨酸在很低的电位下（－0.8 V, vs SCE）就可发生解离吸附.其解离产物氰基(CN－)与电极表面存在较强的化学吸附作用，形成AuCN－物种(红外吸收谱峰位于2100 cm－1附近).吸附在纳米金膜表面的CN－给出红外吸收显著增强、红外谱峰方向倒反和半峰宽增加的异常红外效应特征.吸附态CN－在低电位抑制H2O和OH－的吸附，当电位高于0.2 V可氧化产生OCN－；进一步升高电位到0.3 V则形成.溶液相物种OCN－和对应的红外吸收峰分别为2169 cm－1和2145 cm－1.实验结果指出，金以的形式溶解是导致电极表面质量显著减少的主要原因.     

利用EQCM研究铅电极在硫酸和硫酸钠溶液中的反应机理

使用电化学线性扫描伏安(LSV)、循环伏安(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了硫酸和硫酸钠溶液中铅电极表面的反应过程. 伏安曲线和电极表面质量变化结果分析表明,从-1.0 V到-0.4 V正向扫描时,铅在硫酸溶液中生成两种氧化产物,在-0.87 V时生成硫酸铅,在-0.73 V时生成PbO·PbSO₄,然后PbO·PbSO₄转化成硫酸铅,而铅在硫酸钠中的氧化产物只有硫酸铅. 因此,酸性溶液是PbO·PbSO₄形成的必要条件,这进一步揭示了铅酸电池的负极放电机理,也为铅酸电池负极反应过程提供了新的研究方法.     

Pt电采上吸附原子对仲丁醇电催化氧化性能的影响

运用电化学循环伏安和石英晶体微天平研究了HClO4溶液仲丁醇在Pt电极及以Sb和S吸附原子修饰的Pt(Pt/Sbad和Pt/Sad）电极上的电催化氧化过程，从电极表面质量变化可以看出，仲丁醇的氧化与电极表面的氧物种表面的氧物种有着极其密切的关系，Pt电极表面Sb吸附原子可在较低的电位下吸附氧，明显提高仲丁醇的氧化活性，与Pt电极相比，Sb吸附原子修饰的Pt电极使仲丁醇氧化的峰电位负移约100mV，相反，Pt电极表面S吸附原子的氧化会消耗表面氧物种，抑制仲丁醇的氧化，从电极表面质量变化提供了吸附原子电催化作用的数据。     

乙醇在碳载Pt纳米薄膜电极上吸附和氧化过程研究——II.酸性介质中EQCM和原位FTIR反射光谱

运用电化学循环伏安 ,石英晶体微天平 (EQCM )和原位FTIR反射光谱等方法研究了酸性介质中乙醇在碳载纳米Pt膜电极上吸附和氧化行为 .结果表明 ,乙醇的电氧化与溶液酸碱性及电极表面氧物种有密切的关系 ,并指出乙醇电催化氧化是通过解离吸附产物和反应中间体双途径机理进行的 .在实验条件下 ,经原位FTIR反射光谱检测 ,解离吸附产物为CO ,反应中间体主要有CH3COOH和CH3CHO等物种 .     

Pt电极上吸附原子对仲丁醇电催化氧化性能的影响

运用电化学循环伏安和石英晶体微天平研究了HClO4溶液中仲丁醇在Pt电极及以Sb和S吸附原子修饰的Pt(Pt/Sbad和Pt/Sad)电极上的电催化氧化过程 .从电极表面质量变化可以看出 ,仲丁醇的氧化与电极表面的氧物种有着极其密切的关系 .Pt电极表面Sb吸附原子可在较低的电位下吸附氧 ,明显提高仲丁醇的氧化活性 .与Pt电极相比 ,Sb吸附原子修饰的Pt电极使仲丁醇氧化的峰电位负移约 10 0mV .相反 ,Pt电极表面S吸附原子的氧化会消耗表面氧物种 ,抑制仲丁醇的氧化 .从电极表面质量变化提供了吸附原子电催化作用的数据     

酸性介质中丙烯基硫脲对铜阳极溶出和阴极沉积过程影响的EQCM研究

采用循环伏安(CV)和电化学石英晶体微天平(EQCM)方法研究了酸性介质中铜阳极溶出和阴极沉积过程以及丙烯基硫脲(AT)对该过程的影响. 结果表明, 铜阳极溶出和阴极沉积过程的M/n分别为32.0和34.2 g/mol, 都是两电子过程, 其间未检测到Cu(Ⅰ)中间产物. AT改变了铜阳极溶出和阴极沉积的历程. 在含AT的溶液中, 铜阳极溶出和阴极沉积过程的M/n分别为61.9和65.4 g/mol, 可指认铜阳极溶出产物为CuAT+, 并提出了AT存在下Cu阳极溶出和阴极沉积过程的反应机理; 从电极表面质量定量变化的角度提供了Cu阳极溶出和阴极沉积过程的新数据.     

Electrochemical Quartz Crystal Microbalance（EQCM） Characterization of Electrodeposition and Catalytic Activity of Pd-based Electrocatalysts for Ethanol Oxidation

Pd was electrochemically deposited on gold-coated quartz crystals at nanogram-level. The coulombic efficiency and initial nucleation and growth mechanism of potentiostatic Pd deposition were investigated via in situ electrochemical quartz crystal microbalance(EQCM). The coulombic efficiencies are 84%, 93% and 95% for Pd deposition at 0.3, 0.2 and 0.1 V(vs. SCE), respectively. The results of chronoamperometric measurements show that the Pd deposition proceeded by an instantaneous nucleation(at 0.3 V) or progressive nucleation(at 0.2 and 0.1 V) in a three-dimensional(3D) growth mode. The catalytic activity of Pd-based electrocatalyst for ethanol oxidation was characterized in an alkaline solution. It was found that the highest mass activity for ethanol oxidation on Pd-based electrocatalyst is 1.8×104 A/(g Pd) deposited at 0.3 V for 5 s.     

电化学石英晶体微天平研究碱性介质中单层级铂原子修饰的金电极上甲醇的电催化氧化

通过在Au电极表面欠电位沉积(UPD)Cu、再与Pt源(H2PtCl6或K2PtCl4)进行置换反应,制得单层级Pt原子修饰的金电极(对H2PtCl6或K2PtCl4,所制电极分别记为Pt(CuUPD-Pt4+)n/Au或Pt(CuUPD-Pt2+)n/Au,n表示欠电位沉积-置换过程的重复次数).用电化学石英晶体微天平(EQCM)技术定量研究了所制电极,评估了其在碱性环境中催化甲醇氧化的质量比活性(SECA).结果表明,以H2PtCl6为Pt源所制电极(Pt(CuUPD-Pt4+)3/Au)的活性更高,最大SECA高达35.7mAμg-1.根据EQCM结果计算了置换效率,籍此讨论了Pt原子在Au电极表面的层层组装结构,发现所制电极表面的裸Au位点分布百分数与实验结果(由AuOx还原峰电量测算)吻合.我们认为,EQCM技术是一种定量研究电极支撑的超薄催化剂的有效手段,这种高效的单层级贵金属催化剂有望在生物、能源、环境相关的电催化研究中进一步应用.     

Pt电极上Sb，S吸附原子对正丁醇电催化氧化性能的影响

运用电化学循环伏安和石英晶体微天平研究了0.1 mol/L H2SO4 溶液中正丁醇（1-BL）在Pt电极和以Sb，S吸附原子修饰的Pt（Pt/Sbad和Pt/Sad）电极上电催化氧化过程。从电极表面质量变化表明正丁醇的氧化与电极表面氧物种有着极其密切的关系。Pt电极表面Sb吸附原子能在较低的电位下吸附氧，可显著提高正丁醇电催化氧化活性。与Pt电极相比较，Sb吸附原子修饰的Pt电极使正丁醇氧化的峰电位负移了0.33 V，峰电流增大了近一倍。相反，Pt电极表面S吸附原子的氧化会消耗表面氧物种，抑制了正丁醇的电氧化。本文从表面质量变化提供了吸附原子电催化作用的新数据。     

金电极上电子传递促进剂作用的EQCM研究

本文比较了L_半胱氨酸、组氨酸和精氨酸等三种氨基酸在石英晶体微天平金电极上的吸附行为 .重点考察了超氧化物歧化酶在L_半胱氨酸存在的混合溶液中以及事先经L_半胱氨酸修饰的金晶振电极上的循环伏安曲线和频率响应曲线 .实验结果表明 ,超氧化物歧化酶在L_半胱氨酸修饰的金晶振电极上的电子传递过程是一个准可逆过程 ,它同时对应于一个可逆的吸脱附过程 .初步讨论了L_半胱氨酸对超氧化物歧化酶电子传递过程的促进机制 .