【eScience-干货】原位红外光谱在电催化反应中的应用

发布网友发布时间：2024-04-20 19:18

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热心网友时间：2024-11-14 16:04

揭示电催化反应的秘密：原位红外光谱的卓越应用

在电化学反应的世界中，红外光谱扮演着至关重要的角色，特别是对于二氧化碳还原反应(CO2RR)的深入理解。它不仅揭示了反应过程中的微妙变化，还为我们揭示了催化剂表面的动态行为。让我们一起探索红外光谱在这一领域的核心应用和关键技术。

1. 红外光谱：洞察反应的密码

红外光谱是一种强大的工具，它通过分析光波谱区的频率变化，揭示分子的振动模式。例如，CO2和H2O的振动模式，包括它们的合频峰，以及氢键如何影响这些模式，为我们提供了关键的化学信息。理解这些模式有助于我们区分反应的不同阶段和中间体的存在。

2. 电化学原位红外：实时监测催化剂的呼吸

电化学原位红外光谱采用四种种模式，将电化学与红外技术完美结合。电解池的设计和测试方法，如透射和反射模式，为我们提供了不同角度的视角。例如，反射模式在固体电极研究中尤为关键，如图7所示，它能深入电极表面，捕捉反应中隐藏的信号。

3. CO2RR的微观解析

在CO2RR中，原位红外光谱可以追踪CO在表面的覆盖度变化，以及新生成物种的鉴定。比如，通过Cu-PANI和Cu@NxC电极的红外光谱，我们能观察到*CO覆盖度的提升，揭示反应机制的线索。此外，电极pH的实时监测对于反应的优化至关重要，通过分析吸附的HCO3-信号，我们可以调整电解液的酸碱度，确保最佳反应条件。

4. 红外光谱：电极表面的微观环境透视

铜表面的红外光谱分析揭示了关键吸收峰，这些峰不仅提供了电极表面的微观信息，而且对催化剂的设计、反应路径和环境影响的理解具有深远意义。通过细致的实验验证和团队合作，我们能克服挑战，从复杂的数据中提取有价值的信息。

未来展望

随着科技的进步，红外光谱在电化学领域的应用前景广阔。例如，2021年的研究已经探索了C2产物的界面增强催化选择性，双离子电池的新型聚合物电极设计，以及弱氢键在电化学反应中的作用。这些创新成果预示着原位红外光谱将在电催化反应中发挥更大的作用，推动科研进展。

总结：红外光谱，解锁电催化反应的秘密锁

面对电化学反应的复杂性，红外光谱不仅是一种工具，更是一种解锁反应机制的钥匙。通过深入理解其原理和应用，我们可以更有效地优化催化剂、设计反应路径，最终推动电化学技术的革新。

参考文献：