石英晶體微天平QCM在電催化中的應用

　　·石英晶體微天平（QuartzCrystalMicrobalance,QCM）是一種高靈敏度的質量檢測技術，通過測量石英晶體諧振頻率的變化來表征表面納克級質量變化。在電催化研究中，QCM因其原位、實時和高靈敏度的特性，被廣泛應用于界面過程、質量傳遞和反應機理的探究。其在電催化中的主要應用及優勢：

　　·1.電催化劑表面吸附/脫附過程的監測

　　·反應中間體的吸附行為：

　　·QCM可實時監測電催化過程中反應物或中間體在催化劑表面的吸附質量變化（如CO、H?、OH?等），結合電化學信號（電流、電位）可關聯吸附量與催化活性。

　　·示例：研究CO在Pt催化劑上的氧化過程，通過頻率變化推導吸附層厚度與反應動力學。

　　·電解質離子的界面行為：

　　·檢測雙電層中溶劑化離子的吸附/脫附（如H?O、OH?），揭示電位驅動的界面重構機制。

　　電化學石英晶體微生物（EQCM）和環狀伏安法（CV）測量用于表征碳化物衍生的碳（CDC）的離子吸附?

　　2.電催化劑的動態質量變化分析?

　　催化劑氧化/還原過程中的質量變化：

　　監測金屬氧化物（如IrO?、RuO?）在OER過程中的氧化態轉變，通過頻率偏移計算氧物種的生成/消耗量。

　　示例：Ni(OH)?/NiOOH相變時伴隨的質子與電子轉移，QCM可量化非法拉第過程的貢獻。?

　　腐蝕或穩定性評估：

　　實時追蹤催化劑在循環電位下的溶解或剝離（如Pt在酸性介質中的降解），為穩定性優化提供依據。

　　3.電沉積與催化劑生長機理研究?

　　納米催化劑的電化學沉積：

　　精確控制金屬（如Pt、Au、Cu）或金屬氧化物的電沉積速率，通過頻率-質量關系（Sauerbrey方程）計算沉積層厚度，優化形貌與活性。?

　　自組裝膜或分子修飾：

　　表征硫醇、聚合物等修飾層在電極表面的覆蓋度，研究其對催化位點的調控作用。?

　　4.電催化界面溶劑化效應?

　　溶劑/電解質對界面過程的影響：

　　通過頻率（Δf）和耗散（ΔD）分析，研究不同溶劑（水、有機電解液）中界面粘彈性變化，揭示溶劑化層對電荷轉移的阻礙或促進作用。?

　　5.聯用技術增強分析能力?

　　EQCM（電化學石英晶體微天平）：

　　結合循環伏安法（CV）或阻抗譜（EIS），同步獲取質量變化與電化學信號，區分法拉第與非法拉第過程。

　　示例：在CO?還原中，通過EQCM區分吸附的*COOH中間體與析氫副反應的質量貢獻?

　　QCM-D（耗散模式）：

　　分析軟物質（如聚合物電解質、生物分子）在催化界面上的粘彈性行為，適用于燃料電池或生物電催化體系。