复杂电化学界面的分离精度控制

复杂电化学界面的分离精度控制

在PNNL的分离科学项目中工作的研究人员成功地将一种高度受控的表面改性方法(称为离子软着陆)与PNNL设计并构建的电化学电池耦合起来,以实现对复杂界面化学成分的精确控制。一旦实现,这就允许他们一个原子一个原子地改变电极来研究对性能和稳定性的影响。这项实验与西班牙合作者的理论计算相结合,发表在一篇题为“用氧化还原物质的原子-金属取代来控制电化学界面的活性和稳定性”的ACS纳米文章中,他们揭示了在复杂的金属原子团簇导致其电子行为的显著改善,从而控制了这些物种接受电子用于分离的效率。

在用于分离的电化学装置中,界面是复杂的。在电荷转移过程中,随着电活性离子、溶剂分子和支撑电解质的相互作用、电子和质量的交换,许多事情同时发生。为了理解这些过程,有必要将电极上发生的不同电荷转移和离子相互作用去耦。在这项研究中,研究人员就是这样做的,而且通过在原子水平上调整电极来进一步控制这个过程。

PNNL化学家Venkateshkumar Prabhakaran说:“从我们的实验和理论计算中获得的原子精确的见解使我们能够利用超活性阴离子开发出高效的电化学界面,而这些阴离子是用常规技术无法识别的,可以对非均相混合物进行取样。”研究。这种方法可广泛用于研究其他相关技术中的电化学界面,这可能有助于国家未来在化学分离、能源产生和储存方面的需要。

研究人员现在正在研究如何通过精确控制的阴离子和膜层,使用定义明确的电极来调节分离溶液中不同离子的效率。在理解分子水平电化学界面获得的基本见解可以作为设计用于分离、甚至能量存储的优异电极在设备尺度上的基础。

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