組合方法更詳細地探測界面電化學
RIKEN的電化學專家采用兩管齊下的方法，將有助于理解和設計更高效的能量存儲系統(tǒng)，從而探索了電極與電解質之間界面處電荷的分布。設計高效的電池和燃料電池需要了解離子和電子在電極與電解質(浸入電極的溶液)之間的界面處的行為。施加電壓后，電極帶電，帶有相反電荷的離子開始在其表面積聚。離子在電極上形成一層，其濃度隨與電極的距離而減小。但是，離子結構與電極-電解質界面的電化學性質之間的關系尚不清楚。
現(xiàn)在，RIKEN表面和界面科學實驗室的Raymond Wong及其同事已經(jīng)探究了金電極和各種電解質之間帶電界面的能量學和結構(圖1)。
他們通過在電極表面上組裝一層氧化還原活性分子來做到這一點。這些長鏈分子的一端與電極結合，而另一端(含有鐵原子的二茂鐵頭)則暴露于電解質中。通過施加適當?shù)碾妷菏蛊湓谥行院蛶д姞顟B(tài)之間切換，二茂鐵單元很容易被氧化和還原。這樣的二茂鐵單層是探索由電解質中不同種類的陰離子補償單層電荷所引起的結構和能量變化的理想探針。
Wong和他的同事們將循環(huán)伏安法(通常在電化學中使用)與光電子能譜相結合，提供了有關電極-單層-電解質界面上電子行為的直接信息。他們在一個室內(nèi)進行了電化學測量，然后將其抽空并轉移到超高真空室中，在那里他們進行了光譜測量。該程序使團隊能夠在不同的施加電勢下獲得電極-單層-電解質界面的快照。
Wong解釋說：“我們的目標是在微觀和分子水平上更好地理解電極-電解質的界面，而這是其他電化學或原位方法無法輕易獲得的。”
Wong指出，該方法用途廣泛，可應用于其他系統(tǒng)。“我們的方法可以擴展到研究半導體電極中的界面能學，并可以提供更多與生化傳感，氧化還原誘導的納米致動器和偽電容儲能相關的表面結合的氧化還原-活性系統(tǒng)中電解質效應和界面能的更多見解。”
標簽： 組合方法