硫化物在铂电极上电氧化时空动力学的模型模拟和分析

杨加平 于辉耀 何瑜庥 解京选 毕文彦 高庆宇

引用本文: 杨加平, 于辉耀, 何瑜庥, 解京选, 毕文彦, 高庆宇. 硫化物在铂电极上电氧化时空动力学的模型模拟和分析[J]. 物理化学学报, 2014, 30(4): 686-692. doi: 10.3866/PKU.WHXB201402142 shu
Citation:  YANG Jia-Ping, YU Hui-Yao, HE Yu-Xiu, XIE Jing-Xuan, BI Wen-Yan, GAO Qing-Yu. Model Simulation and Analysis of Spatiotemporal Dynamics for the Electro-Oxidation of Sulfide on Platinum[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2014, 30(4): 686-692. doi: 10.3866/PKU.WHXB201402142 shu

硫化物在铂电极上电氧化时空动力学的模型模拟和分析

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21073232,51221462) 

    中央高校基础研究基金(2013XK05) 

    江苏省高校优势学科平台项目和江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXLX13-947)资助 

摘要:

根据铂电极上硫化物电催化氧化的反应机理,本文提取动力学模型并利用数值模拟研究了N型负微分阻抗(N-NDR)振荡区域的电极表面时空反应动力学. 在均相体系模拟中观察到电流简单振荡和复杂振荡,其来源于双电层电势自催化与传质限制和毒化物种吸附负反馈的相互耦合. 为了更接近于真实体系,在模型中考虑了平行和垂直于电极表面两个方向的传质过程. 模拟结果发现了与实验现象具有相同演化行为的复杂斑图,如行波和闪烁波;同时在传质耦合体系模拟中观察到双电层电势双臂螺旋波. 本研究工作促进对电化学体系时空斑图的理解和预测.

English

    1. [1]

      (1) O′Brien, J. A.; Hinkley, J. T.; Donne, S.W. Electrochim. Acta 2011, 56, 4224. doi: 10.1016/j.electacta.2011.01.092

      (1) O′Brien, J. A.; Hinkley, J. T.; Donne, S.W. Electrochim. Acta 2011, 56, 4224. doi: 10.1016/j.electacta.2011.01.092

    2. [2]

      (2) Dutta, P. K.; Rabaey, K.; Yuan, Z.; Keller, J. Water Res. 2008, 42, 4965. doi: 10.1016/j.watres.2008.09.007(2) Dutta, P. K.; Rabaey, K.; Yuan, Z.; Keller, J. Water Res. 2008, 42, 4965. doi: 10.1016/j.watres.2008.09.007

    3. [3]

      (3) Cai, J.; Zheng, P. Bioresource Technol. 2013, 128, 760. doi: 10.1016/j.biortech.2012.08.046(3) Cai, J.; Zheng, P. Bioresource Technol. 2013, 128, 760. doi: 10.1016/j.biortech.2012.08.046

    4. [4]

      (4) Haner, J.; Bejan, D.; Bunce, N. J. J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 1733. doi: 10.1007/s10800-009-9873-7(4) Haner, J.; Bejan, D.; Bunce, N. J. J. Appl. Electrochem. 2009, 39, 1733. doi: 10.1007/s10800-009-9873-7

    5. [5]

      (5) Helms, H.; Schlömer, E.; Jansen,W. Monatsh. Chem. 1998, 129, 617.(5) Helms, H.; Schlömer, E.; Jansen,W. Monatsh. Chem. 1998, 129, 617.

    6. [6]

      (6) Miller, B.; Chen, A. J. Electroanal. Chem. 2006, 588, 314. doi: 10.1016/j.jelechem.2006.01.006(6) Miller, B.; Chen, A. J. Electroanal. Chem. 2006, 588, 314. doi: 10.1016/j.jelechem.2006.01.006

    7. [7]

      (7) Strasser, P.; Eiswirth, M.; Koper, M. T. M. J. Electroanal. Chem. 1999, 478, 50. doi: 10.1016/S0022-0728(99)00412-X(7) Strasser, P.; Eiswirth, M.; Koper, M. T. M. J. Electroanal. Chem. 1999, 478, 50. doi: 10.1016/S0022-0728(99)00412-X

    8. [8]

      (8) Kiss, I. Z.; Sitta, E.; Varela, H. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9561.(8) Kiss, I. Z.; Sitta, E.; Varela, H. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9561.

    9. [9]

      (9) Feng, J.; Gao, Q.; Xu, L.;Wang, J. Electrochem. Commun. 2005, 7, 1471. doi: 10.1016/j.elecom.2005.10.004(9) Feng, J.; Gao, Q.; Xu, L.;Wang, J. Electrochem. Commun. 2005, 7, 1471. doi: 10.1016/j.elecom.2005.10.004

    10. [10]

      (10) Zhao, Y.;Wang, S.; Varela, H.; Gao, Q.; Hu, X.; Yang, J.; Epstein, I. R. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 12965. doi: 10.1021/jp202881h(10) Zhao, Y.;Wang, S.; Varela, H.; Gao, Q.; Hu, X.; Yang, J.; Epstein, I. R. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 12965. doi: 10.1021/jp202881h

    11. [11]

      (11) Yang, J.; Song, Y.; Varela, H.; Epstein, I. R.; Bi,W.; Yu, H.; Zhao, Y.; Gao, Q. Electrochim. Acta 2013, 98, 116. doi: 10.1016/j.electacta.2013.03.042(11) Yang, J.; Song, Y.; Varela, H.; Epstein, I. R.; Bi,W.; Yu, H.; Zhao, Y.; Gao, Q. Electrochim. Acta 2013, 98, 116. doi: 10.1016/j.electacta.2013.03.042

    12. [12]

      (12) Waterston, K.; Bejan, D.; Bunce, N. J. Appl. Electrochem. 2007, 37, 367. doi: 10.1007/s10800-006-9267-z(12) Waterston, K.; Bejan, D.; Bunce, N. J. Appl. Electrochem. 2007, 37, 367. doi: 10.1007/s10800-006-9267-z

    13. [13]

      (13) Parker, G. K.;Watling, K. M.; Hope, G. A.;Woods, R. Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 2008, 318, 151. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.12.029(13) Parker, G. K.;Watling, K. M.; Hope, G. A.;Woods, R. Colloid. Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects 2008, 318, 151. doi: 10.1016/j.colsurfa.2007.12.029

    14. [14]

      (14) O′Brien, J. A.; Hinkley, J. T.; Donne, S.W.; Lindquist, S. E. Electrochim. Acta 2010, 55, 573. doi: 10.1016/j.electacta.2009.09.067(14) O′Brien, J. A.; Hinkley, J. T.; Donne, S.W.; Lindquist, S. E. Electrochim. Acta 2010, 55, 573. doi: 10.1016/j.electacta.2009.09.067

    15. [15]

      (15) Hamilton, I. C.;Woods, R. J. Appl. Electrochem. 1983, 13, 783. doi: 10.1007/BF00615828(15) Hamilton, I. C.;Woods, R. J. Appl. Electrochem. 1983, 13, 783. doi: 10.1007/BF00615828

    16. [16]

      (16) Krischer, K. In Advance in Electrochemical Science and Engineering;Wielry-VCH:Weinheim, 2003; Vol. 8, pp 90-203.(16) Krischer, K. In Advance in Electrochemical Science and Engineering;Wielry-VCH:Weinheim, 2003; Vol. 8, pp 90-203.

    17. [17]

      (17) Kapusta, S.; Viehbeck, A.;Wilhelm, S. M.; Hackerman, N. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1983, 153, 157. doi: 10.1016/S0022-0728(83)80011-4(17) Kapusta, S.; Viehbeck, A.;Wilhelm, S. M.; Hackerman, N. J. Electroanal. Chem. Interfacial Electrochem. 1983, 153, 157. doi: 10.1016/S0022-0728(83)80011-4

    18. [18]

      (18) Krischer, K.; Varela, H.; Bîrzu, A.; Plenge, F.; Bonnefont, A. Electrochim. Acta 2003, 49, 103. doi: 10.1016/j.electacta.2003.04.006(18) Krischer, K.; Varela, H.; Bîrzu, A.; Plenge, F.; Bonnefont, A. Electrochim. Acta 2003, 49, 103. doi: 10.1016/j.electacta.2003.04.006

    19. [19]

      (19) Mazouz, N.; Krischer, K. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6081. doi: 10.1021/jp000203+(19) Mazouz, N.; Krischer, K. J. Phys. Chem. B 2000, 104, 6081. doi: 10.1021/jp000203+

    20. [20]

      (20) Koper, M. T. M. Electrochim. Acta 1992, 37, 1771. doi: 10.1016/0013-4686(92)85080-5(20) Koper, M. T. M. Electrochim. Acta 1992, 37, 1771. doi: 10.1016/0013-4686(92)85080-5

    21. [21]

      (21) Flätgen, G.; Krischer, K. J. Chem. Phys. 1995, 103, 5428. doi: 10.1063/1.470578(21) Flätgen, G.; Krischer, K. J. Chem. Phys. 1995, 103, 5428. doi: 10.1063/1.470578

    22. [22]

      (22) Galea, N. M.; Kadantsev, E. S.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14457. doi: 10.1021/jp072450k(22) Galea, N. M.; Kadantsev, E. S.; Ziegler, T. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 14457. doi: 10.1021/jp072450k

    23. [23]

      (23) Fu, Y.; Zu, C.; Manthiram, A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (48), 18044-7. doi: 10.1021/ja409705u(23) Fu, Y.; Zu, C.; Manthiram, A. J. Am. Chem. Soc. 2013, 135 (48), 18044-7. doi: 10.1021/ja409705u

    24. [24]

      (24) Flätgen, G.; Krischer, K. Phys. Rev. E 1995, 51, 3397. doi: 10.1103/PhysRevB.51.3397(24) Flätgen, G.; Krischer, K. Phys. Rev. E 1995, 51, 3397. doi: 10.1103/PhysRevB.51.3397

    25. [25]

      (25) Mazouz, N.; Flätgen, G.; Krischer, K. Phys. Rev. E 1997, 55, 2260. doi: 10.1103/PhysRevE.55.2260(25) Mazouz, N.; Flätgen, G.; Krischer, K. Phys. Rev. E 1997, 55, 2260. doi: 10.1103/PhysRevE.55.2260

    26. [26]

      (26) Plenge, F.; Li, Y. J.; Krischer, K. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14255. doi: 10.1021/jp037955z

      (26) Plenge, F.; Li, Y. J.; Krischer, K. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 14255. doi: 10.1021/jp037955z

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  540
  • 文章访问数:  909
  • HTML全文浏览量:  5
文章相关
  • 发布日期:  2014-03-31
  • 收稿日期:  2013-12-06
  • 网络出版日期:  2014-02-14
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