理解的最重要的事情之一在电池技术是精确的物理和化学过程发生在电极/电解质界面。然而,这些过程的微观理解非常有限的由于缺乏合适的探测技术。现在,研究人员在美国能源部(DOE)的劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州大学伯克利分校已经开发出一种新技术,使敏感和具体检测的分子在电极/电解质界面。
这个新方法使用从石墨烯光栅衍射克服关键困难与传统光学光谱,采用红外探测埋的接口。半岛综合体育官方APP下载德甲
“大多数电池的电气化学反应发生在电解质/电极界面,和重要的是要知道如何调优电极电压诱发field-dependent化学过程。这需要区分微观分子行为的接口,如物理吸收,并从笨重的电解质电化学反应的解决方案,”冯说,伯克利实验室的物理学家材料科学部门和伯克利Kavli能源纳米科学研究所的一员,负责这项工作。“我们的新探测方法使用衍射grating-like石墨烯电极。我们监控分子振动模式从衍射信号原位,非侵入性和快速的技术,利用激光技术和石墨烯的属性。”
王是一个描述这项研究的一篇论文的作者自然通讯。作者还包括Ya-Qing Bie, Jason Horng Zhiwen Shi,长居,周秦和Alex Zettl领导也是一个伯克利国家实验室的物理学家和卡夫研究所的一员。
“科学界目前可用的令人印象深刻的增长,技术转让、和几何形成石墨烯的电子和光学应用,“Zettl说。界面研究电极的石墨烯是一个有吸引力的选择,因为它是稳定而透明的红外线,在超级电容器和正在探索的应用,电池、太阳能电池和显示屏。
这部小说“衍射光谱”使用分化的红外辐射事件一个半岛综合体育官方APP下载德甲电极的石墨烯系统切成很细网格或光栅。加上铂对电极和水电解质,这形成一个电化电池。细胞内的分子物种附着在石墨烯,从而影响光栅的衍射特性。
探讨分子物种在电解质/石墨烯界面,研究小组测量石墨烯的一阶衍射光栅,而不是传输或反射信号与传统的光谱。半岛综合体育官方APP下载德甲
“我们只使用衍射信号的探测空间周期结构,和设计我们的石墨烯电极被塑造为一个周期光栅。在这种情况下,感兴趣的分子由于底层电极光栅周期性分布,和最传统的背景信号的反射或透射测量不出现,”王说。
这意味着任何测量衍射源于振动graphene-induced吸附分子的双电层。相对对比度增强的50倍相比,传统的吸收光谱,并与sub-monolayer可以检测灵敏度。半岛综合体育官方APP下载德甲本原理研究发现CH2振动从表面活性剂沉积在石墨烯电极作为一个例子,但是这项技术可以应用到其他官能团在红外频率。
“超越的振动范围甲基用于这项工作,还有很多其他有趣的化学过程涉及的分子振动的红外范围。我们越了解界面分子行为,指导我们有更多的设备设计、王”。
