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電化學聯用方案

發布時間:2020-06-24 10:26:29

(概述)光譜電化學是把光譜技術與電化學技術結合起來的一種方法,以電化學行為為激發信號,然后體系對電化學信號進行感應并以光譜變化的形式表現出來。 光譜電化學在研究可逆反應、不可逆反應以及準可逆反應上有著重大應用。

光譜電化學方法同時發揮了電化學及光譜技術各自的優點,如用電化學方法容易調節物質的狀態,能定量產生試劑等,而光譜方法則有利于識別物質,這樣就可以同時獲得多種信息。光譜電化學方法為研究電極過程機理,電極表面特性,鑒定反應的中間體及產物,以及測量式電極電位(E0)和電子轉移數(n),電極反應速率常數,擴散系數等提供了有力的研究手段。

  

(分類)

 從光的入射電極方式看,光譜電化學分為透射和反射兩種。透射式中光線又可以從兩種角度入射。

一種是光線垂直穿過光透電極,另一種是光線與電極表面平行,一般用來監測溶液過程的光譜變化。

而反射式光譜電化學方法中,光線與電極表面形成一定角度入射,經過電極反射后,反射光進入檢測器。反射法多用于研究電極表面上的電化學過程。

從光譜學的方法來看,光譜電化學可分為以下幾類:

(1) 紫外-可見光譜電化學:光譜波段一般在200~900nm。凡是在紫外可見區有吸收的電活性物質,都可以采用這種方法。對于一些有電活性無光吸收或者有光吸收的非電活性物質,也可以用間接法研究。適用于大量的無機,有機,及生物分子。在電極反應中通過吸收曲線變化,可以監測反應物中間體及產物的轉化過程。。

(2)紅外光譜電化學:光譜波段一般在1um~25um。主要提供分子和原子的結構信息。研究電極表面的吸附線性,還可以提供吸附態在電極表面的取向,與電極表面的鍵合情況等信息。

(3)拉曼光譜電化學:光譜波段一般在激發光源之后的200nm范圍之內。同樣提供分子結構信息

由于拉曼特有的指紋峰特性,可以輕松識別測量溶液中的電活性物質的種類,濃度,及電極電勢隨時間的變化。

(4) 熒光光譜電化學:光譜波段一般在200-1100nm。提供比其他方法更靈敏更有選擇性的分析方法。熒光光譜主要監測化合物受激發后的發射光譜,因此減少了入射光的干擾。熒光光譜可同時獲得激發光譜和發射光譜,可以用來鑒別不同物質。熒光分析與電化學相結合,可以通過物質的氧化和還原態熒光光譜和激發光譜的變化,監測氧化還原反應發生的部位。適合生物鐘多種重要化合物,低濃度藥物及代謝機理的分析。

 

(構成)光譜電化學是通過薄層光譜電化學池進行實驗的。電化學池使用鉑絲或金絲紗網電極作為工作電極。

光源透過電解池,然后光譜儀檢測由電化學行為引起的電解池中物質變化引起的光譜變化,從而研究反應的變化,中間體以及最終產物。


                    


可選光譜探測器:Avantes高性能光纖光譜儀


                                                     

                                                 

可選光源:
                                                   

(優點)

1、可以任意施加電位,并且通過光譜的變化,從而控制電化學反應產物。

2、可以提供中間產物的譜圖信息,從而判斷中間產物。

3、有較高的選擇性,既可以控制不同的電位,也可以利用不同物質具有不同光譜的特性。

4、可以研究非常緩慢的電子轉移過程并且不受殘余電流等的影響。

(應用領域)

電池電化學:鋰電池,鋰硫電池和燃料電池電極材料及界面反應。

電致變色:在外加電場的作用下材料發生穩定、可逆的顏色和透明度變化。

電致發光:電壓產生電場。

光致發光:受激電子能級躍遷、變化、復合導致發光實時采集光譜的變化,分析電勢/電流變化引起的發光差異。



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