電化學(xué)測試到底是用Pt對電極還是C對電極？
電化學(xué)測試到底是用Pt對電極還是C對電極？
一直以來，由工作電極(WE)、參比電極(RE)和對電極(CE)組成的三電極體系是研究電催化的重要工具。很長一段時間以來，鉑(Pt)因其化學(xué)惰性而被廣泛作為對電極。然而，近年來發(fā)現(xiàn)，在氧化條件和某些電解質(zhì)條件下，Pt易發(fā)生溶解。而這些微量的Pt離子在還原電位下可在工作電極表面發(fā)生Pt沉積。由于Pt在許多反應(yīng)中具有優(yōu)異的催化活性，這種沉積現(xiàn)象使得實驗所測數(shù)據(jù)存在問題。因此，在電催化研究中越來越多地使用C對電極，如石墨對電極取代Pt對電極。
相對于Pt對電極的大量基礎(chǔ)研究，石墨對電極在電催化研究中的適用性和可靠性迄今為止還沒有引起足夠的重視。一般地，石墨的氧化腐蝕產(chǎn)物通常為CO2或者在高pH下生成碳酸鹽，C+2H2O→CO2+4H++4e–, E0=0.207 VRHE，這類物質(zhì)在很大的電位區(qū)間內(nèi)都無活性（高度還原條件下除外）。然而，應(yīng)當注意到，還存在另一個競爭性反應(yīng)：C+H2O→CO+2H++2e–, E0=0.518 VRHE，而該反應(yīng)所產(chǎn)生的CO與大量碳基催化劑（如Pt/C、Fe-N-C）的金屬位點有較強的親和力，使得催化劑失活。
韓國光州科學(xué)技術(shù)院的Chang Hyuck Choi等人證明了使用石墨作為對電極時會嚴重影響電催化材料性能的精確評估。相關(guān)工作以《Underestimation of Platinum Electrocatalysis Induced by Carbon Monoxide Evolved from Graphite Counter Electrodes》為題在《ACS Catalysis》上發(fā)表論文。
來自哈佛大學(xué)的Benjamin Martindale對此進行了亮眼報道，相關(guān)點評以《Carbon caution》為題在《Nature Catalysis》上進行報道。
作者指出：這項研究提出碳基對電極可能更適合在堿性溶液中，但最重要的是，無論哪種情況，都應(yīng)該避免CO影響工作電極的性能測試。石墨和Pt對電極可能都適合研究氧化過程。作者推薦使用雙室H型電解槽，可以有效地避免由碳腐蝕產(chǎn)物帶來的負面影響。這些重要結(jié)果表明，在選擇電催化測試裝置的元件時，并不存在簡單的一刀切的解決方案。此外，它們還提醒我們，隨著對電催化測試的理解不斷加深，需要不斷重新評估和更新最佳做法和測試方法。
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