微秒时间分辨的工况电化学紫外可见吸收光谱测量系统

尉瑞芳 李东峰 尹恒 王秀丽 李灿

引用本文: 尉瑞芳, 李东峰, 尹恒, 王秀丽, 李灿. 微秒时间分辨的工况电化学紫外可见吸收光谱测量系统[J]. 物理化学学报, 2023, 39(2): 220703. doi: 10.3866/PKU.WHXB202207035 shu
Citation:  Ruifang Wei, Dongfeng Li, Heng Yin, Xiuli Wang, Can Li. Operando Electrochemical UV-Vis Absorption Spectroscopy with Microsecond Time Resolution[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2023, 39(2): 220703. doi: 10.3866/PKU.WHXB202207035 shu

微秒时间分辨的工况电化学紫外可见吸收光谱测量系统

    通讯作者: 王秀丽, xiuliwang@dicp.ac.cn; 李灿, canli@dicp.ac.cn
  • 基金项目:

    国家重点研发计划 2021YFA1500600

    大连化学物理研究所创新基金 DICP I202122

摘要: 工况光谱表征技术是深入理解电催化反应机理的有效手段,但是目前所使用的大多数工况表征技术都是基于(准)稳态的光谱技术,对发生在毫微秒时间尺度的瞬态变化过程很难直接进行观测。本研究通过在时间分辨紫外可见吸收光谱系统中引入电压脉冲,并在时间上同步电脉冲信号与光谱信号,实现了时间分辨率高达3 μs的工况电化学紫外可见吸收光谱测量系统。利用此光谱系统和方法研究了水合铁等电催化剂的水氧化动力学机理,直接揭示了电催化剂表面水氧化中间物种在毫微秒时间尺度的形成、转化和反应动力学。微秒时间分辨的工况电化学紫外可见吸收光谱,可以促进电催化反应动力学机理的研究和认识,指导新型高效电催化剂的设计合成。

English

    1. [1]

      Chu, S.; Majumdar, A. Nature 2012, 488, 294. doi: 10.1038/nature11475

    2. [2]

      Dusastre, V.; Martiradonna, L. Nat. Mater. 2016, 16, 15. doi: 10.1038/nmat4838

    3. [3]

      Yang, H.; Han, X.; Douka, A. I.; Huang, L.; Gong, L.; Xia, C.; Park, H. S.; Xia, B. Y. Adv. Funct. Mater. 2020, 31, 2007602. doi: 10.1002/adfm.202007602

    4. [4]

      Seh, Z. W.; Kibsgaard, J.; Dickens, C. F.; Chorkendorff, I.; Norskov, J. K.; Jaramillo, T. F. Science 2017, 355, eaad4998. doi: 10.1126/science.aad4998

    5. [5]

      Suen, N. T.; Hung, S. F.; Quan, Q.; Zhang, N.; Xu, Y. J.; Chen, H. M. Chem. Soc. Rev. 2017, 46, 337. doi: 10.1039/c6cs00328a

    6. [6]

      Moysiadou, A.; Lee, S.; Hsu, C. S.; Chen, H. M.; Hu, X. J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 11901. doi: 10.1021/jacs.0c04867

    7. [7]

      An, H.; Chen, Z.; Yang, J.; Feng, Z.; Wang, X.; Fan, F.; Li, C. J. Catal. 2018, 367, 53. doi: 10.1016/j.jcat.2018.08.007

    8. [8]

      Cho, K. H.; Park, S.; Seo, H.; Choi, S.; Lee, M. Y.; Ko, C.; Nam, K. T. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 4673. doi: 10.1002/anie.202014551

    9. [9]

      Liu, H.; Frei, H. ACS Catal. 2020, 10, 2138. doi: 10.1021/acscatal.9b03281

    10. [10]

      Zhang, B.; Daniel, Q.; Fan, L.; Liu, T.; Meng, Q.; Sun, L. iScience 2018, 4, 144. doi: 10.1016/j.isci.2018.05.018

    11. [11]

      莫春丽, Dicko Cedricb, 邵正中, 陈新. 化学学报, 2009, 67, 2641. doi: 10.3321/j.issn:0567-7351.2009.22.019Mo, C.; Dicko, C.; Shao, Z.; Chen, X. Acta Chim. Sin. 2009, 67, 2641. doi: 10.3321/j.issn:0567-7351.2009.22.019

    12. [12]

      Chang, H. W.; Lu, Y. R.; Chen, J. L.; Chen, C. L.; Lee, J. F.; Chen, J. M.; Tsai, Y. C.; Yeh, P. H.; Chou, W. C.; Dong, C. L. Phys. Chem. Chem. Phys. 2016, 18, 18705. doi: 10.1039/c6cp01192f

    13. [13]

      Lee, S.; Moysiadou, A.; Chu, Y. -C.; Chen, H. M.; Hu, X. Energy Environ. Sci. 2022, 15, 206. doi: 10.1039/d1ee02999a

    14. [14]

      Zahran, Z. N.; Mohamed, E. A.; Naruta, Y. ACS Catal. 2016, 6, 4470. doi: 10.1021/acscatal.6b00413

    15. [15]

      Jin, K.; Chu, A.; Park, J.; Jeong, D.; Jerng, S. E.; Sim, U.; Jeong, H. Y.; Lee, C. W.; Park, Y. S.; Yang, K. D.; et al. Sci. Rep. 2015, 5, 10279. doi: 10.1038/srep10279

    16. [16]

      谭天, 杨佳慧, 朱春华, 王官武, 陈家富, 苏吉虎. 物理化学学报, 2016, 32, 1929. doi: 10.3866/PKU.WHXB201605092Tan, T.; Yang, J.; Zhu, C.; Wang, G.; Chen, J.; Su, J. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 1929. doi: 10.3866/PKU.WHXB201605092

    17. [17]

      Zhang, S.; Yao, Y.; Jiao, X.; Ma, M.; Huang, H.; Zhou, X.; Wang, L.; Bai, J.; Yu, Y. Adv. Mater. 2021, 33, e2103846. doi: 10.1002/adma.202103846

    18. [18]

      Feng, L.; Wang, R.; Zhang, Y.; Ji, S.; Chuan, Y.; Zhang, W.; Liu, B.; Yuan, C.; Du, C. J. Mater. Sci. 2018, 54, 1520. doi: 10.1007/s10853-018-2885-0

    19. [19]

      Sheng, C.; Yu, F.; Li, C.; Zhang, H.; Huang, J.; Wu, Y.; Armand, M.; Chen, Y. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 2064. doi: 10.1021/acs.jpclett.1c00118

    20. [20]

      Morales-Guio, C. G.; Liardet, L.; Hu, X. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 8946. doi: 10.1021/jacs.6b05196

    21. [21]

      Rao, R. R.; Corby, S.; Bucci, A.; Garcia-Tecedor, M.; Mesa, C. A.; Rossmeisl, J.; Gimenez, S.; Lloret-Fillol, J.; Stephens, I. E. L.; Durrant, J. R. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 7622. doi: 10.1021/jacs.1c08152

    22. [22]

      Gorlin, M.; Ferreira de Araujo, J.; Schmies, H.; Bernsmeier, D.; Dresp, S.; Gliech, M.; Jusys, Z.; Chernev, P.; Kraehnert, R.; Dau, H.; et al. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 2070. doi: 10.1021/jacs.6b12250

    23. [23]

      Zaharieva, I.; González-Flores, D.; Asfari, B.; Pasquini, C.; Mohammadi, M. R.; Klingan, K.; Zizak, I.; Loos, S.; Chernev, P.; Dau, H. Energy Environ. Sci. 2016, 9, 2433. doi: 10.1039/c6ee01222a

    24. [24]

      Takashima, T.; Hashimoto, K.; Nakamura, R. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 1519. doi: 10.1021/ja206511w

    25. [25]

      Francas, L.; Selim, S.; Corby, S.; Lee, D.; Mesa, C. A.; Pastor, E.; Choi, K. S.; Durrant, J. R. Chem. Sci. 2021, 12, 7442. doi: 10.1039/d0sc06429g

    26. [26]

      Wu, L. L.; Huang, H. G.; Li, J. X.; Luo, J.; Lin, Z. H. Electrochim. Acta 2000, 45, 2877. doi: 10.1016/S0013-4686(00)00362-5

    27. [27]

      Wang, P.; Li, D.; Chi, H.; Zhao, Y.; Wang, J.; Li, D.; Pang, S.; Fu, P.; Shi, J.; Li, C. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 6691. doi: 10.1002/anie.202014871

    28. [28]

      Risch, M.; Ringleb, F.; Kohlhoff, M.; Bogdanoff, P.; Chernev, P.; Zaharieva, I.; Dau, H. Energy Environ. Sci. 2015, 8, 661. doi: 10.1039/c4ee03004d

    29. [29]

      Francas, L.; Corby, S.; Selim, S.; Lee, D.; Mesa, C. A.; Godin, R.; Pastor, E.; Stephens, I. E. L.; Choi, K. S.; Durrant, J. R. Nat. Commun. 2019, 10, 5208. doi: 10.1038/s41467-019-13061-0

    30. [30]

      Yin, H.; Li, D.; Wang, X.; Li, C. J. Phys. Chem. C 2021, 125, 8369. doi: 10.1021/acs.jpcc.1c02369

    31. [31]

      Yin, H.; Shao, C.; Wang, H.; Zhang, H.; Li, D.; Zong, X.; Wang, X.; Li, C. J. Phys. Chem. Lett. 2021, 12, 3698. doi: 10.1021/acs.jpclett.1c00767

    32. [32]

      Kok, B.; Forbush, B.; McGloin, M. Photochem. Photobiol. 1970, 11, 457. doi: 10.1111/j.1751-1097.1970.tb06017.x

    33. [33]

      Zhang, Y.; Zhang, H.; Liu, A.; Chen, C.; Song, W.; Zhao, J. J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 3264. doi: 10.1021/jacs.7b10979

    34. [34]

      Zhang, H.; Li, D.; Byun, W. J.; Wang, X.; Shin, T. J.; Jeong, H. Y.; Han, H.; Li, C.; Lee, J. S. Nat. Commun. 2020, 11, 4622. doi: 10.1038/s41467-020-18484-8

    35. [35]

      Ma, Y.; Kafizas, A.; Pendlebury, S. R.; Le Formal, F.; Durrant, J. R. Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 4951. doi: 10.1002/adfm.201600711

    36. [36]

      Zahran, Z. N.; Mohamed, E. A.; Ohta, T.; Naruta, Y. ChemCatChem 2016, 8, 532. doi: 10.1002/cctc.201501073

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  31
  • 文章访问数:  744
  • HTML全文浏览量:  151
文章相关
  • 发布日期:  2023-02-15
  • 收稿日期:  2022-07-15
  • 接受日期:  2022-09-05
  • 修回日期:  2022-08-22
  • 网络出版日期:  2022-09-08
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章