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电极上阴离子吸附pH效应的新认识

(2018-02-27)

溶液pH的变化对很多电催化反应的动力学有着显著影响,系统地研究伴随电催化反应进行的阴离子吸附的pH效应对正确理解影响电催化反应动力学至关重要。早期的研究大多认为,随着pH增加阴离子吸附电位随之正移是由于电极的零电荷电位会随着pH增加而正移,pH改变导致电极表面离子吸附状态的改变,但是这种推测仅适用于静电作用为主的吸附体系,对于电催化体系中通常遇到的吸附类型并不适用。


近日中国科学技术大学化学与材料科学学院陈艳霞教授课题组在系统探究了醋酸在模型单晶电极Pt(111)上吸附的pH效应后,发现阴离子的吸附电位随着pH增加正移而吸附速率降低.他们证实前者是由于电化学吸附过程的平衡电位移动所致,并非之前常被误的吸附“减弱”现象, 即不对应着通常认为的吸附作用能降低。而酸性介质中吸附速率高于碱性介质,则是由于质子的参与或中性分子去溶剂化的吸附过程能垒较无质子参与过程或者包含阴离子去溶剂化过程较低所致。该研究进展纠正了对电催化体系中阴离子吸附pH效应的认识,也为正确理解溶液组成对催化活性的影响提供了依据。

该成果以“pH effect on acetate adsorption at Pt(111) electrode”为题,发表在《Electrochemistry Communications》杂志上(DOI:10.1016/j.elecom.2018.02.009)。研究得到了国家自然科学基金以及科技部973计划的资助。






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