石英晶体微天平QCM在电催化中的应用

　　·石英晶体微天平（QuartzCrystalMicrobalance,QCM）是一种高灵敏度的质量检测技术，通过测量石英晶体谐振频率的变化来表征表面纳克级质量变化。在电催化研究中，QCM因其原位、实时和高灵敏度的特性，被广泛应用于界面过程、质量传递和反应机理的探究。其在电催化中的主要应用及优势：

　　·1.电催化剂表面吸附/脱附过程的监测

　　·反应中间体的吸附行为：

　　·QCM可实时监测电催化过程中反应物或中间体在催化剂表面的吸附质量变化（如CO、H⁺、OH⁻等），结合电化学信号（电流、电位）可关联吸附量与催化活性。

　　·示例：研究CO在Pt催化剂上的氧化过程，通过频率变化推导吸附层厚度与反应动力学。

　　·电解质离子的界面行为：

　　·检测双电层中溶剂化离子的吸附/脱附（如H₂O、OH⁻），揭示电位驱动的界面重构机制。

　　电化学石英晶体微生物（EQCM）和环状伏安法（CV）测量用于表征碳化物衍生的碳（CDC）的离子吸附

　　2.电催化剂的动态质量变化分析

　　催化剂氧化/还原过程中的质量变化：

　　监测金属氧化物（如IrO₂、RuO₂）在OER过程中的氧化态转变，通过频率偏移计算氧物种的生成/消耗量。

　　示例：Ni(OH)₂/NiOOH相变时伴随的质子与电子转移，QCM可量化非法拉第过程的贡献。

　　腐蚀或稳定性评估：

　　实时追踪催化剂在循环电位下的溶解或剥离（如Pt在酸性介质中的降解），为稳定性优化提供依据。

　　3.电沉积与催化剂生长机理研究

　　纳米催化剂的电化学沉积：

　　精确控制金属（如Pt、Au、Cu）或金属氧化物的电沉积速率，通过频率-质量关系（Sauerbrey方程）计算沉积层厚度，优化形貌与活性。

　　自组装膜或分子修饰：

　　表征硫醇、聚合物等修饰层在电极表面的覆盖度，研究其对催化位点的调控作用。

　　4.电催化界面溶剂化效应

　　溶剂/电解质对界面过程的影响：

　　通过频率（Δf）和耗散（ΔD）分析，研究不同溶剂（水、有机电解液）中界面粘弹性变化，揭示溶剂化层对电荷转移的阻碍或促进作用。

　　5.联用技术增强分析能力

　　EQCM（电化学石英晶体微天平）：

　　结合循环伏安法（CV）或阻抗谱（EIS），同步获取质量变化与电化学信号，区分法拉第与非法拉第过程。

　　示例：在CO₂还原中，通过EQCM区分吸附的*COOH中间体与析氢副反应的质量贡献

　　QCM-D（耗散模式）：

　　分析软物质（如聚合物电解质、生物分子）在催化界面上的粘弹性行为，适用于燃料电池或生物电催化体系。