Forskere finder nye veje til at styre og optimere elektrokemiske processer
Optimering af elektrokemiske reaktioner er afgørende for overgangen til vedvarende energi. I elektrokemiske reaktioner bruges elektriske strømme og potentialforskelle til at binde og inducere reaktioner. Elektrokemi er en forudsætning for brintproduktion og for batteriteknologi og dermed for bæredygtig kemi.
Selvom der har været megen teknologisk udvikling på dette område i de senere år, er der stadig plads til forbedringer og et stykke vej hen imod storskala industrielle applikationer.
Forskere fra Cluster of Excellence RESOLV ved Ruhr University Bochum og École normale supérieure i Paris opdagede to nye aspekter til at kontrollere og dermed optimere elektrokemiske reaktioner ved elektrificerede grænseflader.
De beskriver deres resultater i Journal of the American Chemical Society .Artiklen er valgt af tidsskriftet til at blive vist på forsiden.
Overfladefølsom spektroskopi
For at forstå den komplekse adfærd ved elektrificerede grænseflader undersøgte holdet en kritisk parameter, kaldet syredissociationskonstanten (pKa) af molekyler ved elektrificerede metal/vand-grænseflader. Mens denne værdi i bulkopløsninger er velkendt, er det blevet spekuleret i, at denne parameter, som er essentiel for syre/base-kemi, kan være ret anderledes i nærheden af elektroder. Imidlertid er måling af pKa-værdier under elektrokemiske forhold eksperimentelt udfordrende.
For at løse dette har gruppen af Havenith kombineret avancerede overfladespecifikke spektroskopiske teknikker, især Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS), med teoretisk modellering. Resultaterne varierer med den påførte spænding:Syre-base-kemi ved elektrificerede grænseflader er klart forskellig fra kemi i bulk-opløsningen.
Hydrofobisk lag og stærke elektriske felter
Deres resultater fremhæver to nøglemekanismer, der styrer syre-base-reaktioner ved elektrificerede grænseflader:Påvirkningen af lokal hydrofobicitet og påvirkningen af stærke lokale elektriske felter. Ved at analysere protoneringen/deprotoneringen af glycinmolekyler observerede forskerne en hydrofob vand/vand-grænseflade tæt på metaloverfladen, hvilket førte til en destabilisering af zwitterioniske former for glycin. Når det påførte potentiale øges, forstærkes effekten.
Deres resultater viser ændringerne af lokale solvatiseringsegenskaber ved metal/vand-grænseflader, og præsenterer nye veje til finjustering af reaktivitet i elektrokemi. Disse indsigter giver nye muligheder for at optimere elektrokemiske processer og designe nye strategier til katalyse, da begge faktorer kan justeres på en kontrolleret måde.
Flere oplysninger: Steffen Murke et al., Tuning Acid-Base Chemistry at an Electrified Gold/Water Interface, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c13633
Journaloplysninger: Tidsskrift for American Chemical Society
Leveret af Ruhr-Universitaet-Bochum
Varme artikler
-
Forskere nedbryder plastikaffaldDesign af en sterisk indesluttet bipyridin-ruthenium (Ru) ramme tillader kontrolleret indeslutning af adsorberet H2 og dets levering til inerte amider, hvilket muliggør katalytisk hydrogenering af en -
Kompakt fiberoptisk apparat skinner lys på åndedrætsanalyse i realtidKredit:Tohoku University Ved hjælp af hulkerne optisk fiber som en følsom gascelle, forskere i Japan har udviklet en relativt enkel og overkommelig sensor til overvågning af biomarkører i menneske -
Molekylær designstrategi afslører nær infrarød-absorberende kulbrinteas-indacenoterrylen er en skålformet forbindelse, der kun er lavet af brint- og kulstofatomer, der kan absorbere nær infrarødt lys. Kredit:Norihito Fukui Nagoya University forskere har syntetisere -
Kemisk næse opsnuser kritiske forskelle i DNA-strukturerIllustration af den kemiske næse, der registrerer en G-quadruplex struktur. Kredit:Richard Hooley/UCR Små ændringer i strukturen af DNA er blevet impliceret i brystkræft og andre sygdomme, men d
- Udvikling af en lille sensor, der er i stand til løbende at overvåge phytohormon ethylen
- Grave dybt ned i diamanter, fysikere fremmer kvantevidenskab og teknologi
- Undersøgelse afkoder dimerisering og antidepressiv genkendelse ved noradrenalintransporter
- Kemiteamet skaber spontant dannende supramolekylært nanorørsgarn
- Nationer ved Det Kaspiske Hav underskriver skelsættende aftale
- Genanvendelige stofmasker holder efter et års vask, tørring