电化学联用方案

发布时间:2020-06-24 10:26:29

(概述)光谱电化学是把光谱技术与电化学技术结合起来的一种方法,以电化学行为为激发信号,然后体系对电化学信号进行感应并以光谱变化的形式表现出来。 光谱电化学在研究可逆反应、不可逆反应以及准可逆反应上有着重大应用。

光谱电化学方法同时发挥了电化学及光谱技术各自的优点,如用电化学方法容易调节物质的状态,能定量产生试剂等,而光谱方法则有利于识别物质,这样就可以同时获得多种信息。光谱电化学方法为研究电极过程机理,电极表面特性,鉴定反应的中间体及产物,以及测量式电极电位(E0)和电子转移数(n),电极反应速率常数,扩散系数等提供了有力的研究手段。

  

(分类)

 从光的入射电极方式看,光谱电化学分为透射和反射两种。透射式中光线又可以从两种角度入射。

一种是光线垂直穿过光透电极,另一种是光线与电极表面平行,一般用来监测溶液过程的光谱变化。

而反射式光谱电化学方法中,光线与电极表面形成一定角度入射,经过电极反射后,反射光进入检测器。反射法多用于研究电极表面上的电化学过程。

从光谱学的方法来看,光谱电化学可分为以下几类:

(1) 紫外-可见光谱电化学:光谱波段一般在200~900nm。凡是在紫外可见区有吸收的电活性物质,都可以采用这种方法。对于一些有电活性无光吸收或者有光吸收的非电活性物质,也可以用间接法研究。适用于大量的无机,有机,及生物分子。在电极反应中通过吸收曲线变化,可以监测反应物中间体及产物的转化过程。。

(2)红外光谱电化学:光谱波段一般在1um~25um。主要提供分子和原子的结构信息。研究电极表面的吸附线性,还可以提供吸附态在电极表面的取向,与电极表面的键合情况等信息。

(3)拉曼光谱电化学:光谱波段一般在激发光源之后的200nm范围之内。同样提供分子结构信息

由于拉曼特有的指纹峰特性,可以轻松识别测量溶液中的电活性物质的种类,浓度,及电极电势随时间的变化。

(4) 荧光光谱电化学:光谱波段一般在200-1100nm。提供比其他方法更灵敏更有选择性的分析方法。荧光光谱主要监测化合物受激发后的发射光谱,因此减少了入射光的干扰。荧光光谱可同时获得激发光谱和发射光谱,可以用来鉴别不同物质。荧光分析与电化学相结合,可以通过物质的氧化和还原态荧光光谱和激发光谱的变化,监测氧化还原反应发生的部位。适合生物钟多种重要化合物,低浓度药物及代谢机理的分析。

 

(构成)光谱电化学是通过薄层光谱电化学池进行实验的。电化学池使用铂丝或金丝纱网电极作为工作电极。

光源透过电解池,然后光谱仪检测由电化学行为引起的电解池中物质变化引起的光谱变化,从而研究反应的变化,中间体以及最终产物。


                    


可选光谱探测器:Avantes高性能光纤光谱仪


                                                     

                                                 

可选光源:
                                                   

(优点)

1、可以任意施加电位,并且通过光谱的变化,从而控制电化学反应产物。

2、可以提供中间产物的谱图信息,从而判断中间产物。

3、有较高的选择性,既可以控制不同的电位,也可以利用不同物质具有不同光谱的特性。

4、可以研究非常缓慢的电子转移过程并且不受残余电流等的影响。

(应用领域)

电池电化学:锂电池,锂硫电池和燃料电池电极材料及界面反应。

电致变色:在外加电场的作用下材料发生稳定、可逆的颜色和透明度变化。

电致发光:电压产生电场。

光致发光:受激电子能级跃迁、变化、复合导致发光实时采集光谱的变化,分析电势/电流变化引起的发光差异。