蘭州化物所研發真空抽濾轉移技術助力EQCM揭示更準確的電化學儲能機理

  近日,中國科學院蘭州化學物理研究所清潔能源化學與材料實驗室閻興斌研究員團隊提出了一種真空抽濾-轉移(VFT)技術,它可以精確地控制測試樣品在石英晶體電極上的涂覆質量(10-6g),實現超薄均勻的樣品負載。研究人員以多種一維、二維和三維活性材料為研究對象,分別用質量型EQCM和耗散型EQCM-D進行了測試。實驗結果表明,相比于噴霧法,VFT能夠獲得較高的信噪比,并且可以保證EQCM結果的準確性和重復性。相關結果發表在Small Methods(DOI:10.1002/smtd.201900246 

  超級電容器(SCs)以其優異的功率密度和超長的循環壽命而成為最具吸引力的電化學存儲器件之一。近幾十年來,各種性能優異的新型電極材料不斷涌現,為了構建性能更加卓越的SCs,研究這些電極材料在分子水平上的電荷存儲機制就更為重要。電化學石英晶體微天平(EQCM)依靠其納克級的質量靈敏度和多諧波參數對粘彈性的超靈敏響應,已開始應用于SCs的儲能機制研究。相比于其他的原位測試手段,EQCM不需要外加的輻射源或監測探針,因此也更容易實現對不同儲能體系的原位監測。但如果EQCM傳感器上的活性物質薄膜涂覆不均勻就會造成質量計算的偏差,也會影響實際的粘彈性效應的評估。EQCM對樣品的負載有著嚴格的要求,但目前的涂覆方法無法保證EQCM測量的準確性和重復性。 

  VFT技術實現了在EQCM晶體片上的微量、均勻的涂覆,保證了EQCM測量的準確性和重復性;適用于各種活性材料;可以快速、準確地判斷活性材料的儲能類型,它將極大地促進EQCMSCs儲能機理中的廣泛應用。此外,該技術在電池體系的機理研究、環境保護、分子印跡、藥物性能研究等方面也具有巨大的應用潛力。 

  以上工作得到了國家自然科學基金、蘭州化物所“一三五”戰略規劃重點培育項目和中科院潔凈能源創新研究院合作基金項目的資助。 

VFT 技術與噴霧制樣法的比較

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