電催化表面積測量方法

1. 電化學活性面積(ECSA)的測定有哪些方法

揭示電化學活性面積(ECSA)測試的精密路徑

Electrochemical Active Surface Area (ECSA)，即參與電化學反應的活性表面積，是科學研究中至關重要的參數。它在腐蝕研究中用於標准化腐蝕速率，而在能源領域，如氫析出、氫氧化、氧析出和氧還原反應中，ECSA的精確測量對理解催化活性至關重要，確保反應動力學的真實性。然而，精準測定ECSA並非易事，它受電極形狀、電解液反應、表面吸附以及非法拉第過程等諸多復雜因素的影響。

測量ECSA的方法多種多樣，其中最常用的是基於溶液中電極表面吸附的離子或氣體，如鉑表面吸附的一氧化碳或氫氣。欠電位沉積(UPD)也是一個選擇，通過改變電壓來探測氧化態。然而，這些方法往往具有選擇性，適用於特定材料。比表面積測試(BET)，利用接近真空條件下的氣體吸附，對於粉末樣品的比表面積在平方米每克量級時效果顯著，但對於小型電極並不適用。

盡管BET存在局限性，雙電容層測量(DLC)方法被廣泛認為是測量ECSA的較為可靠的方法。然而，BET與DLC的結果可能存在顯著差異。要精確測量ECSA，通常依賴於循環伏安法(CV)和交流阻抗譜(EIS)。特別地，線性掃描CV，而非階梯式CV，是計算DLC和ECSA的關鍵技術。關於這兩種方法的詳細對比，請參考以下資料：

• Linear Scan CV vs Staircase CV


• CV方法在ECSA測量中的應用


• EIS在ECSA計算中的作用


• CV與EIS結果的對比分析

深入探討這一領域的最新進展，可以參考以下文獻：

• Adv. Energy Mater. 2020, 2000652，標題：《電化學阻抗譜和循環伏安法測定雙層電容與電化學活性面積》，DOI: http://osf.io/gyexd


• Mediatum.ub.tum.de，文檔鏈接：1535142.pdf

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