源起——揭開“電催化CP”神秘的面紗
美國PINE旋轉圓盤圓環(huán)電極裝置(MSR)與WaveDriver200雙恒電位儀為何被稱為“電催化CP”?解密“電催化CP”起源
甲:鐵子,有看過《覺醒年代》嗎?最近可火啦!
乙:我也看過了,確實不錯,尤其是陳李CP,賺了我不少眼淚!
甲:是的呀。磕完了,還有沒有其他的推薦一波。
乙:那你可找對人了,我磕的CP都是實力派,比如我們電化學領域就有一對深藏不露的不太知名CP,屬于“低調實力派”
甲:絕絕子,快展開說說。
乙:這對CP叫做“電催化CP”。
甲:“電催化CP”?就是做ORR、OER和HER的嗎?
乙:沒錯!
甲:做這些電催化實驗必不可少的是什么設備?
乙:那當然是雙恒電位儀和旋轉圓盤圓環(huán)電極了。
甲:那你用哪家的旋轉?
乙:當然美國PINE。經典,大神!不可忽略的存在,基本都用!
你想聽一下美國Pine旋轉(MSR)后面的故事嗎?
甲:還有故事?趕緊講!
乙:電化學歷史上有一個弗魯姆金 (Frumkin) 時代,你知道嗎?20世紀50年代,蘇聯(lián)科學家Frumkin等人發(fā)展了電極過程動力學,成為現(xiàn)代電化學的主體。他的一個在莫斯科科學院的年輕同事Benjamin Levich在這個過程中,發(fā)明了RDE技術(旋轉圓盤電極),用于電化學的動態(tài)流體動力學研究,其主要是研究機理的,因為以前的電化學研究更多是得到結果,那時沒人能弄明白反應機理是什么。Levich研究RDE的時候,條件很有限,他們用釣魚線來做最初的旋轉裝置、用拋光大理石地板的方法來拋光RDE電極。但是當時蘇聯(lián)被封閉了,他們的成果并沒有走出蘇聯(lián)的國門,F(xiàn)rumkin 和 Levich是科學家呀,他們很盼望和國外科學家們交流,就想了個辦法,把研究成果打零碎在國內申請發(fā)表。1959年終于能夠在西方發(fā)表出來了??茖W家們都很驚訝蘇聯(lián)科學家的成就。1962年以后西方科學家開始發(fā)展這個技術,紐約州立大學Bruckenstein教授和來自英國牛津大學的John Albery合作,深入研究這個領域。他們在1965年的夏天一口氣在《Trans. Faraday Soc.》上發(fā)表了7篇經典RRDE系列論文,為以后的RRDE研究打下了深厚的理論基礎。 Bruckenstein 和 Albery實驗室起初自己搭建RRDE設備,但是操作很不方便。 Albery的學生甚至用腳踏自行車來驅動旋轉RRDE。 Bruckenstein 的學生Duane Napp找到明尼蘇達大學的校友、PINE公司的創(chuàng)始人Ted Hines, 問他可否制造這個設備。出于對校友的幫助,Hines同意制造。在之后的50年里,PINE售出了幾千個RDE電極設備。但是接著科學家們又面臨另一個問題,就是如何同時控制盤和環(huán)。經過科學家們的努力,最終PINE公司和科學家們共同制造了可商用的雙恒電位儀。當然PINE公司在制造RRDE環(huán)盤電極, MSR旋轉儀, 和雙恒電位儀這些設備時,并沒有料到它們若干年后,會對電催化的研究,對中間產物的研究,對ORR,OER, HER等等的研究,做出了如此大的貢獻。
從電化學研究的里程碑,到電催化的研究,MSR的經典由此奠定,科研的進步就是這樣一點點推動了人類的進步的。
甲:原來有這樣的歷史!那么Levich后來怎么樣了?
乙:Levich的一生就像RDE一樣充滿波折。 Levich在1952年寫了一本著名的《 Physicochemical Hydrodynamics》. 1957年,Levich和捷克化學家Jaroslav Koutecky開發(fā)了RDE電流的表達式Koutecky-Levich公式。1972年他申請全家移民以色列,被蘇聯(lián)政府解除他所有職務,甚至把他兒子派到西伯利亞參軍。西方的科學家們聯(lián)合起來聲援他,1977年在牛津大學為他召開了“第一屆物理化學流體力學國際會議”,邀請他參會,但他被政府限制出行??茖W家們繼續(xù)呼吁,給蘇聯(lián)政府施壓。1978年,他被批準了移民以色列,1979年他受紐約市大學(CUNY)邀請擔任教授,直到1987年去世。紐約市大學現(xiàn)在仍然有一個Benjamin Levich Institute for Physicochemical Hydrodynamics ,就是為了紀念他。
對了,關于Levich的領導弗魯姆金還要提示一句,中國的查全性院士也是他的學生。
甲:歷史真是驚人的相似!
乙:是的,歷史就是如此驚人的相似!
甲:那么就是說歷史上第一臺雙恒是PINE制造的嗎?
乙:第一臺商用的雙恒電位儀,是由PINE公司制造的,是科學家們?yōu)榱送瑫r控制盤和環(huán)而研究設計的。
甲:這么牛!難怪可以組CP了
乙:沒錯,雙恒和MSR的聯(lián)用有很多細節(jié),在電催化實驗中是很有必要的。
美國pine的雙恒圍繞旋轉圓盤圓環(huán)電極裝置做了很多設計,專注于讓電催化實驗更便利更省心。自帶11種旋轉測試方法、自帶EIS軟件庫無需擬合、DEBE/DECV模塊等“九大功能”。并且在軟件功能上進行了多種適配(盤電極和環(huán)電極任意直流測試技術,比如恒電流/計時電壓、恒電壓/計時電流、LSV、CV等自由搭配)。
甲:這樣搭著用有什么好處嗎?
乙:好處那是多多的,由它們組成的CP具有1+1>2的效果,這對CP是ORR(電催化氧還原)、HER、OER實驗的最佳拍檔。
看,誰看了不說一句電催化CPszd!
甲:磕到了磕到了,最近正在做這個課題,跟我詳細說說。
乙:那你買杯奶茶給我,我一個個講給你聽,一共九大功能呢!
甲:好!電催化CPyyds!