电化学质谱（DEMS）与原位电化学红外光谱（in situ EC-FTIR）在电化学反应机理研究中的应用

目前，对于电化学反应气相产物或挥发性产物，大多是建立在稳态极化和色谱分析的基础上，稳态极化只能反映总反应电流而无法分辨各分部反应状况，对于大多数电化学研究而言，电位动态扫描或电位调制过程中的现场研究更有研究价值，电化学质谱仪 (DEMS) 是一种将电化学反应池与质谱仪联用,在电位动态扫描或电位调制过程中，能毫秒内时间分辨地进行物质定性或定量分析的仪器，可应用于电催化和电池原位测试，是研究电化学反应机理、快速筛选、评价电化学反应材料和催化剂的重要工具。

 

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原位电化学质谱DEMS（电池、电催化）

 

 

1.1 电催化DEMS应用概况

确定某产物生成的起始氧化电位或起始还原电位

电催化反应产物定性以及定量分析， 法拉第效率计算

电极反应吸附与脱附等电极过程动力学研究

同位素标记，电化学反应路径的解析（如OER反应中AEM，LOM机理验证） 

电催化剂稳定性的评价

快速筛选催化剂，加速催化剂的评价和研发进程

HER、OER、CO₂RR、ORR、MOR、EOR、NRR ......

 

 

原位微分电化学质谱仪 (DEMS) 在电催化测试中，依靠真空压差作为动力，通过阻水透气膜将电极表面电化学反应产生的气体或挥发性产物或中间产物在毫秒时间内，被抽取到质谱仪中，从而实现高灵敏度、高分辨率地检测到产，主要应用于MOR, EOR, CO₂RR, HER, OER, ORR, NRR，硝酸根还原，氨氧化等电催化反应中。

 

1.2 电池DEMS应用概况

高压钴酸锂首次充电氧气析出检测

富锂正极材料首次充电氧气析出检测

高镍正极材料首次充电氧气析出检测

电解液分解产生气体分析

金属空气电池（锂氧气，锂二氧化碳电池）放电和充电过程中气体检测

 

 

原位电化学质谱仪 (DEMS，OLEMS，OEMS) 在电池测试中，能够原位分析锂离子电池、钠离子电池、金属空气电池等储能器件在运行过程中产生或消耗微量气体，可以实时分析检测电池运行的不同阶段的气体消耗或生成情况，从而获得电化学反应中气体参与或气体释放的定性定量信息。

 

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原位电化学红外光谱（电池、电催化）

 

 

2.1 电催化原位红外光谱

利用分子振动的特征吸收，红外光谱可以用于监控在固体电极上的吸附态物种。在以下几个方面有重要用途：(1) 关键中间产物的识别和构型鉴定（2）优先的反应路径和选择性确认（3）反应环境的影响的探究。适用于水系或非水系电催化反应体系，如CO₂RR、OER、ORR、MOR、EOR等。

 

内反射模式（表面增强红外ATR-SEIRAS）：

可得到电催化吸附态产物或中间产物信息。

 

外反射模式（IRRAS）：

可得到吸附态和溶液相中间产物或最终产物信息。

 

2.2 电池原位红外光谱

适用于锂离子电池、锂硫电池、钠离子电池、锂氧气电池、锌离子电池等非水系或水系电池体系，探究正极材料、负极材料、SEI膜、电解液分解、溶剂化以及锂离子动力学行为。

 

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实验室硬件优势

 

 

电池：DEMS主机+前处理系统+电池模具+载气系统

         红外光谱仪主机+光路附件+电池模具

电催化：DEMS主机+进样系统+各类电化学池

            红外光谱仪主机+光路附件+电化学池

 

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实验室人员优势

 

 

电化学+质谱仪+红外光谱仪背景工程师团队，测试经验丰富，成功案例多。

 

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公司客户情况

 

 

公司服务客户包括北京大学、清华大学、复旦大学、同济大学、武汉大学、南开大学、宁德时代……六十余所高校及企业。

公司服务客户已在知名国际期刊发表高水平论文100余篇。