Wissenschaftler erstellen ein Bild des Elektronentransfers im Elektrokatalyseprozess

in-situ elektrochemische Bildgebungsmethode mit räumlicher Auflösung im Nanobereich kombiniert Rasterkraftmikroskopie und elektrochemische Rasterbildgebung

03.12.2021 - China

Die Verflechtung von Elektronentransfer (ET) und katalytischer Reaktion an der Oberfläche von Elektrokatalysatoren macht es schwierig, elektrochemische Prozesse zu verstehen und zu steuern. Die experimentelle Bestimmung des ET-Prozesses im Nanomaßstab ist wichtig, um den gesamten elektrochemischen Reaktionsprozess an den aktiven Stellen zu verstehen.

Kürzlich hat eine Forschergruppe unter der Leitung von Prof. LI Can und Prof. FAN Fengtao vom Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (CAS) den Elektronentransfer im Elektrokatalyseprozess erfasst.

Die Forscher entwickelten eine elektrochemische In-situ-Bildgebungsmethode mit räumlicher Auflösung im Nanobereich, die Rasterkraftmikroskopie und elektrochemische Bildgebung kombiniert. Mit dieser Methode kann die dreidimensionale Bewegung der Rasternanosonde realisiert werden, um die lokale Verteilung der erzeugten äußeren kugelförmigen Elektronentransfermoleküle und der katalytischen Produktmoleküle abzubilden.

Die visuellen Elektronentransferbilder auf Metallnanoplatten zeigten direkt, dass der Elektronentransferprozess auf der Nanoskala eine ortsabhängige Heterogenität aufweist.

Um den Einfluss des Massentransfers auf den Elektronentransfer zu entkoppeln, führten die Forscher eine Reihe aufwändiger Experimente und komplexer mathematischer Modellierungen durch, um die Geschwindigkeitskonstante und die interne Potenzialdifferenz zu ermitteln. Sie fanden heraus, dass die Beziehung zwischen der inneren Potenzialdifferenz an der Grenzfläche und der Geschwindigkeitskonstante linear verläuft.

Diese Arbeit ermöglicht die In-situ-Beobachtung des Elektronentransfers und der katalytischen Reaktion in der elektrochemischen Reaktion und liefert neue Ideen für die Entwicklung von In-situ-Bildgebungsverfahren und die Erkennung des Mechanismus der elektrokatalytischen Reaktionen.

"Dies ist ein neuer Meilenstein der elektrochemischen Rastersonden-Techniken, der es ermöglicht, das Struktur-Leistungs-Verhältnis von Nanokatalysatoren auf der Grundlage physikalischer und chemischer Prinzipien zu entdecken", kommentierte einer der Gutachter.

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