电化学二氧化碳(CO₂)还原反应(CO₂RR)是实现碳资源循环利用、制备高附加值燃料和化学品的重要途径。然而，该反应过程复杂，涉及多电子转移路径，可能生成一氧化碳、甲酸、甲烷、乙烯等多种产物，部分产物(如长链碳氢化合物或聚合物)易在电极表面沉积，影响催化活性与稳定性。因此，实时、原位监测电极表面质量变化，对理解反应机理、优化催化剂设计至关重要。在此背景下，EQCM石英晶体微天平凭借其纳克级质量灵敏度与电化学测试同步能力，成为研究CO₂RR过程中产物沉积行为的理想工具。
EQCM基于石英晶体的压电效应：当电极表面质量发生变化时，晶体共振频率随之改变，遵循Sauerbrey方程(Δf∝–Δm)。在CO₂RR测试中，将工作电极直接制备于石英晶片表面，即可在施加还原电位的同时，实时记录频率变化，从而推算出沉积或溶解物质的质量。例如，在铜基催化剂上进行CO₂还原时，若生成不溶性碳质副产物或聚合物，EQCM会检测到频率持续下降，表明质量增加；而若主要产物为气态(如CO、CH₄)，则质量变化微弱甚至无明显信号。
通过EQCM可有效区分可逆吸附与不可逆沉积过程。实验表明，在–1.0 V vs.RHE条件下，某些分子催化剂体系初期出现短暂频率下降(对应中间体吸附)，随后恢复，说明过程可逆；而在更负电位下(如–1.4 V)，频率持续降低且无法恢复，提示发生了不可逆碳沉积或催化剂失活。这类信息对判断催化剂寿命、优化电位窗口具有直接指导意义。
此外，结合电流–时间曲线与EQCM频率–时间曲线，可计算“质量–电荷比”(Δm/ΔQ)，进一步推测沉积物的化学组成。例如，若Δm/ΔQ接近理论聚合物值，则可能形成聚碳酸酯类副产物；若接近零，则以气态产物为主。
综上所述，EQCM石英晶体微天平为电化学CO₂还原反应提供了独特的“质量视角”，实现了对产物沉积行为的原位、定量、动态追踪。该技术不仅有助于揭示失活机制，还能加速高效、稳定CO₂RR催化剂的筛选与开发，为绿色电合成提供关键表征支撑。
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