通过循环电压测量和SECM研究的HOPG和石墨间隔化合物的宏观和微观电子转移动力学

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 电化学 电化学 电化学
• 表面科学是一门学科.

背景情况:

• 高度定向的烧解石墨 (HOPG) 是石墨间化合物的关键宿主材料.
• 硫酸中HOPG的电化学互是一种具有储能和石墨烯生产潜力的模型系统.
• 间过程中的结构变化可能会影响电化学生成的石墨烯的质量及其导电性.

研究的目的:

• 为了研究电化学介质对HOPG的电子转移 (ET) 动力学的影响.
• 量化评估异质动力常数 (k 0) 在间歇前后.
• 为了将结构变化与ET动力学的变化相关联.

主要方法:

• 循环电压测量 (CV) 用于宏观ET动力学.
• 扫描电化学显微镜 (SECM) 用于微观ET动力学.
• 原子力显微镜 (AFM) 用于形态分析.
• 使用 [Fe(CN) 6 ] 3-/4-和 [Ru(NH 3 ) 6 ] 3+/2+氧化还原系统对异质运动常数 (k 0 ) 的评价.

主要成果:

• 在1 M H 2 SO 4中,HOPG的电化学间隙导致显著的结构变化,包括囊泡形成和沉物.
• HOPG的宏观和微观ET动力学在间隔后都会减少.
• 对于[Fe(CN) 6 ] 3-/4-氧化还原系统来说,ET动力学的下降更为明显,而k0则在数量级上下降.
• 在AFM中发现了在间隔过程中广泛形成的水泡和沉物.

结论:

• 硫酸中HOPG的电化学互显著改变了它的结构,并减少了电子转移动力学.
• 观察到的ET的减少与结构缺陷 (如水泡和沉物) 相相关.
• 这些发现对电化学生产的石墨烯的质量及其在储能中的应用有影响.