旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極RRDE/RDE測(cè)試：揭示電化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的有力工具
2023-08-28
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旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極（Rotating Ring-Disk Electrode，簡(jiǎn)稱(chēng)RRDE）和旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)電極（Rotating Disk Electrode，簡(jiǎn)稱(chēng)RDE）是一種常用的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于研究反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、電催化活性以及電極表面的電化學(xué)過(guò)程。這兩種電極配置可以提供詳盡的信息，幫助我們更好地了解和優(yōu)化電化學(xué)體系。
旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極RRDE/RDE測(cè)試的基本原理相似，它們都由一個(gè)中心電極和一個(gè)圍繞其旋轉(zhuǎn)的環(huán)/圓盤(pán)電極組成。然而，RRDE相較于RDE更加復(fù)雜，因?yàn)樵谄洵h(huán)電極上還設(shè)置了一個(gè)集流環(huán)，用于收集和分析產(chǎn)生的氣體或溶解的物質(zhì)。這一特殊設(shè)計(jì)使得RRDE能夠同時(shí)測(cè)量電極表面上的電流（通過(guò)中心圓盤(pán)電極）和電極周?chē)合嘀械漠a(chǎn)物（通過(guò)環(huán)電極的集流環(huán)）。這種結(jié)構(gòu)有效地消除了傳統(tǒng)RDE測(cè)量中產(chǎn)物對(duì)電流測(cè)量的干擾，提供了更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。
RRDE/RDE的測(cè)試步驟相似。首先，將待測(cè)電極安裝到旋轉(zhuǎn)電極系統(tǒng)中，并通過(guò)外部電源施加恒定的電位或電流。然后，將電解質(zhì)溶液放置在電極周?chē)?，并控制電解質(zhì)攪動(dòng)以確保均勻的物質(zhì)傳遞。隨著電極的旋轉(zhuǎn)，電化學(xué)反應(yīng)在電極表面發(fā)生，產(chǎn)生的電流由電化學(xué)工作站記錄。對(duì)于RRDE，環(huán)電極上的集流環(huán)收集產(chǎn)生的氣體或溶解物質(zhì)，并將其導(dǎo)入各種分析技術(shù)進(jìn)行定量或定性分析。
RRDE/RDE測(cè)試可以提供多種信息。首先，通過(guò)測(cè)量電流和電位之間的關(guān)系，可以確定反應(yīng)的速率常數(shù)、轉(zhuǎn)移系數(shù)和反應(yīng)機(jī)理等動(dòng)力學(xué)參數(shù)。其次，通過(guò)分析集流環(huán)中收集到的產(chǎn)物，可以研究反應(yīng)的產(chǎn)物生成途徑、選擇性以及反應(yīng)的電子和質(zhì)子轉(zhuǎn)移過(guò)程。此外，RRDE/RDE還可用于評(píng)估催化劑的活性和穩(wěn)定性，為電催化領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供重要參考。
旋轉(zhuǎn)環(huán)盤(pán)電極RRDE/RDE測(cè)試是一種強(qiáng)大而靈活的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，可揭示電化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和機(jī)理。其特別的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和測(cè)量原理使其成為研究催化劑、電催化材料以及表面電化學(xué)過(guò)程的重要工具。通過(guò)深入理解電極表面的電化學(xué)行為，我們可以為能源轉(zhuǎn)換、環(huán)境保護(hù)和化學(xué)合成等領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。
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