作者:莱顿大学Michelle Wijma
学分:莱顿大学
古伊-查普曼理论描述了电极与盐溶液接触时电极附近发生的情况，但这种描述与现实不符
研究员卡西纳·奥赫哈、助理教授卡塔琳娜·多布尔霍夫-迪尔和教授马克·科珀介绍了一个新版本
“下一代电化学教科书将会有所不同
" 当你观察燃料电池内部时，你会看到一个电极，通常由铂制成
这块金属与一种盐溶液接触，盐溶液中含有带正电和带负电的粒子，称为离子
如果你放大电极和盐溶液之间的界面，你会感觉到各种各样的相互作用
在电极表面，存在着电子的短缺或过剩
这种电荷吸引盐溶液中的离子，使它们聚集在电极附近的液体中
这种电荷结构被称为双电层
如果你改变设备中的电压，双层也会改变
古伊-查普曼理论描述了电荷是如何精确分布的
理论与现实不符 但是，催化和表面化学教授马克·科珀，与研究员卡西纳·奥赫哈和副教授凯瑟琳娜·多布尔霍夫-迪尔一起发现，这种描述与现实不符
“这是一个已经有一百多年历史的经典理论，在20世纪40年代和50年代由大卫·格拉汉姆用汞作为电极进行了验证，因为用固体金属进行测量更加困难，”科珀说
“人们假设该理论也适用于铂等固体金属，但事实证明并非如此
科伯的研究小组在科学杂志《PNAS》上提出了一个改进的理论
重要的数量无处可寻 使用古伊-查普曼理论，你可以预测在哪个电压下双层中的相互作用不存在
此时电极上正好积累零电荷，因此盐溶液中的离子不会被吸引
这就是所谓的零电荷势
对电化学学家来说，这是一个重要的量
“我们在非常稀的盐溶液中进行测量，”这篇文章的主要作者Ojha说
“当你使浓度足够低时，你可以期望在某个点找到零电荷的电势
但是在我们用铂电极的测量中，我们从来没有达到那个点
" 灵光一现 根据Koper的说法，Ojha有一个“绝妙的主意”，可以将盐溶液的浓度进一步降低10倍
以前从来没有人这样做过，结果这是一个灵光一现的时刻，因为零电荷的潜力终于出现了
“我们必须达到极低浓度的事实告诉我们，双层中的离子比理论预测的要多得多，”Koper解释道
“有一些东西导致了这么多的离子，但是这个理论没有考虑到这一点
" 可能的解释 到底发生了什么，研究人员还不知道，尽管他们确实有一些线索和想法
Koper:“离子的性质与双层中离子的数量无关
然而，带正电荷的离子和带负电荷的离子之间的尺寸差异是重要的
这是因为较小的离子比较大的离子更接近电极，这导致测量中的不对称
“此外，浅仓威指出，未知的相互作用对温度的变化很敏感
考虑到这些因素，科珀谨慎地得出结论，这种解释本质上不可能是化学的
这位教授在2021年4月获得的ERC高级研究基金应该开始帮助填补这个难题中缺失的部分
更新教科书 基于奥哈的测量，研究人员更新了古伊-查普曼理论，使其更准确地描述和预测现实
Ojha:“我们希望我们的发现能成为下一代电化学教科书
人们对金属进行各种电化学测量，通过更新的理论，他们可以提高对这些金属的机理和反应的理解
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
