石英晶體微天平QCM在電催化中的應(yīng)用

　　·石英晶體微天平（QuartzCrystalMicrobalance,QCM）是一種高靈敏度的質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)測(cè)量石英晶體諧振頻率的變化來(lái)表征表面納克級(jí)質(zhì)量變化。在電催化研究中，QCM因其原位、實(shí)時(shí)和高靈敏度的特性，被廣泛應(yīng)用于界面過(guò)程、質(zhì)量傳遞和反應(yīng)機(jī)理的探究。其在電催化中的主要應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)：

　　·1.電催化劑表面吸附/脫附過(guò)程的監(jiān)測(cè)

　　·反應(yīng)中間體的吸附行為：

　　·QCM可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電催化過(guò)程中反應(yīng)物或中間體在催化劑表面的吸附質(zhì)量變化（如CO、H?、OH?等），結(jié)合電化學(xué)信號(hào)（電流、電位）可關(guān)聯(lián)吸附量與催化活性。

　　·示例：研究CO在Pt催化劑上的氧化過(guò)程，通過(guò)頻率變化推導(dǎo)吸附層厚度與反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。

　　·電解質(zhì)離子的界面行為：

　　·檢測(cè)雙電層中溶劑化離子的吸附/脫附（如H?O、OH?），揭示電位驅(qū)動(dòng)的界面重構(gòu)機(jī)制。

　　電化學(xué)石英晶體微生物（EQCM）和環(huán)狀伏安法（CV）測(cè)量用于表征碳化物衍生的碳（CDC）的離子吸附?

　　2.電催化劑的動(dòng)態(tài)質(zhì)量變化分析?

　　催化劑氧化/還原過(guò)程中的質(zhì)量變化：

　　監(jiān)測(cè)金屬氧化物（如IrO?、RuO?）在OER過(guò)程中的氧化態(tài)轉(zhuǎn)變，通過(guò)頻率偏移計(jì)算氧物種的生成/消耗量。

　　示例：Ni(OH)?/NiOOH相變時(shí)伴隨的質(zhì)子與電子轉(zhuǎn)移，QCM可量化非法拉第過(guò)程的貢獻(xiàn)。?

　　腐蝕或穩(wěn)定性評(píng)估：

　　實(shí)時(shí)追蹤催化劑在循環(huán)電位下的溶解或剝離（如Pt在酸性介質(zhì)中的降解），為穩(wěn)定性優(yōu)化提供依據(jù)。

　　3.電沉積與催化劑生長(zhǎng)機(jī)理研究?

　　納米催化劑的電化學(xué)沉積：

　　精確控制金屬（如Pt、Au、Cu）或金屬氧化物的電沉積速率，通過(guò)頻率-質(zhì)量關(guān)系（Sauerbrey方程）計(jì)算沉積層厚度，優(yōu)化形貌與活性。?

　　自組裝膜或分子修飾：

　　表征硫醇、聚合物等修飾層在電極表面的覆蓋度，研究其對(duì)催化位點(diǎn)的調(diào)控作用。?

　　4.電催化界面溶劑化效應(yīng)?

　　溶劑/電解質(zhì)對(duì)界面過(guò)程的影響：

　　通過(guò)頻率（Δf）和耗散（ΔD）分析，研究不同溶劑（水、有機(jī)電解液）中界面粘彈性變化，揭示溶劑化層對(duì)電荷轉(zhuǎn)移的阻礙或促進(jìn)作用。?

　　5.聯(lián)用技術(shù)增強(qiáng)分析能力?

　　EQCM（電化學(xué)石英晶體微天平）：

　　結(jié)合循環(huán)伏安法（CV）或阻抗譜（EIS），同步獲取質(zhì)量變化與電化學(xué)信號(hào)，區(qū)分法拉第與非法拉第過(guò)程。

　　示例：在CO?還原中，通過(guò)EQCM區(qū)分吸附的*COOH中間體與析氫副反應(yīng)的質(zhì)量貢獻(xiàn)?

　　QCM-D（耗散模式）：

　　分析軟物質(zhì)（如聚合物電解質(zhì)、生物分子）在催化界面上的粘彈性行為，適用于燃料電池或生物電催化體系。