電化學(xué)聯(lián)用方案

(概述)光譜電化學(xué)是把光譜技術(shù)與電化學(xué)技術(shù)結(jié)合起來的一種方法，以電化學(xué)行為為激發(fā)信號，然后體系對電化學(xué)信號進(jìn)行感應(yīng)并以光譜變化的形式表現(xiàn)出來。 光譜電化學(xué)在研究可逆反應(yīng)、不可逆反應(yīng)以及準(zhǔn)可逆反應(yīng)上有著重大應(yīng)用。

光譜電化學(xué)方法同時發(fā)揮了電化學(xué)及光譜技術(shù)各自的優(yōu)點，如用電化學(xué)方法容易調(diào)節(jié)物質(zhì)的狀態(tài)，能定量產(chǎn)生試劑等，而光譜方法則有利于識別物質(zhì)，這樣就可以同時獲得多種信息。光譜電化學(xué)方法為研究電極過程機(jī)理，電極表面特性，鑒定反應(yīng)的中間體及產(chǎn)物，以及測量式電極電位（E0）和電子轉(zhuǎn)移數(shù)（n），電極反應(yīng)速率常數(shù)，擴(kuò)散系數(shù)等提供了有力的研究手段。

（分類）

 從光的入射電極方式看，光譜電化學(xué)分為透射和反射兩種。透射式中光線又可以從兩種角度入射。一種是光線垂直穿過光透電極，另一種是光線與電極表面平行，一般用來監(jiān)測溶液過程的光譜變化。而反射式光譜電化學(xué)方法中，光線與電極表面形成一定角度入射，經(jīng)過電極反射后，反射光進(jìn)入檢測器。反射法多用于研究電極表面上的電化學(xué)過程。從光譜學(xué)的方法來看，光譜電化學(xué)可分為以下幾類：

（1） 紫外-可見光譜電化學(xué)：光譜波段一般在200~900nm。凡是在紫外可見區(qū)有吸收的電活性物質(zhì)，都可以采用這種方法。對于一些有電活性無光吸收或者有光吸收的非電活性物質(zhì)，也可以用間接法研究。適用于大量的無機(jī)，有機(jī)，及生物分子。在電極反應(yīng)中通過吸收曲線變化，可以監(jiān)測反應(yīng)物中間體及產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化過程。。

（2）紅外光譜電化學(xué)：光譜波段一般在1um~25um。主要提供分子和原子的結(jié)構(gòu)信息。研究電極表面的吸附線性，還可以提供吸附態(tài)在電極表面的取向，與電極表面的鍵合情況等信息。

（3）拉曼光譜電化學(xué)：光譜波段一般在激發(fā)光源之后的200nm范圍之內(nèi)。同樣提供分子結(jié)構(gòu)信息

由于拉曼特有的指紋峰特性，可以輕松識別測量溶液中的電活性物質(zhì)的種類，濃度，及電極電勢隨時間的變化。

（4） 熒光光譜電化學(xué)：光譜波段一般在200-1100nm。提供比其他方法更靈敏更有選擇性的分析方法。熒光光譜主要監(jiān)測化合物受激發(fā)后的發(fā)射光譜，因此減少了入射光的干擾。熒光光譜可同時獲得激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，可以用來鑒別不同物質(zhì)。熒光分析與電化學(xué)相結(jié)合，可以通過物質(zhì)的氧化和還原態(tài)熒光光譜和激發(fā)光譜的變化，監(jiān)測氧化還原反應(yīng)發(fā)生的部位。適合生物鐘多種重要化合物，低濃度藥物及代謝機(jī)理的分析。

（構(gòu)成）光譜電化學(xué)是通過薄層光譜電化學(xué)池進(jìn)行實驗的。電化學(xué)池使用鉑絲或金絲紗網(wǎng)電極作為工作電極。

光源透過電解池，然后光譜儀檢測由電化學(xué)行為引起的電解池中物質(zhì)變化引起的光譜變化，從而研究反應(yīng)的變化，中間體以及最終產(chǎn)物。

可選光譜探測器：Avantes高性能光纖光譜儀

可選光源：

(優(yōu)點)

1、可以任意施加電位，并且通過光譜的變化，從而控制電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物。

2、可以提供中間產(chǎn)物的譜圖信息，從而判斷中間產(chǎn)物。

3、有較高的選擇性，既可以控制不同的電位，也可以利用不同物質(zhì)具有不同光譜的特性。

4、可以研究非常緩慢的電子轉(zhuǎn)移過程并且不受殘余電流等的影響。

（應(yīng)用領(lǐng)域）

電池電化學(xué)：鋰電池，鋰硫電池和燃料電池電極材料及界面反應(yīng)。

電致變色：在外加電場的作用下材料發(fā)生穩(wěn)定、可逆的顏色和透明度變化。

電致發(fā)光：電壓產(chǎn)生電場。

光致發(fā)光：受激電子能級躍遷、變化、復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光實時采集光譜的變化，分析電勢/電流變化引起的發(fā)光差異。