基于单层石墨烯的电化学原位ATR-FTIRS新方法及其应用

Electrochemical in-situ ATR-FTIRS is an important characterization technique. Due to the limitation of using metal film electrodes as Au, Pt, Ag and some other transition metals and the adsorption of target molecule on the metal film electrode surfaces, the application of in situ ATR-FTIRS is localized. In this project, we will develop a new in-situ ATR-FTIRS method based on single layer graphene. The single layer graphene or its derivative is transferred onto ATR windows material, as Si, to build up an in-situ ATR-FTIRS system, which will avoid disturbing of metal surface. This can realize the detection on inert surface by in situ ATR-FTIRS. The method will be used to study the mechanism of electromechanical synthesis, the activity sites of metallo-organic complex and the bio-molecule direct electrochemical reaction. To reveal the electrochemical reaction mechanism on molecular level on non-metal electrode material surfaces.

电化学原位ATR-FTIRS技术是电化学的重要表征技术，其应用局限于Au、Pt、Ag 等币族金属和个别其它过渡金属，同时金属薄膜电极对目标分子的吸附对研究体系有很大影响，具有较大局限性。本项目发展基于单层石墨烯的电化学原位ATR-FTIRS新方法，将单层石墨烯及其衍生物转移至ATR窗片材料上，构建以单层石墨烯及其衍生物为基底的电化学原位ATR-FTIRS研究体系，排除金属基底的干扰，实现惰性导电表面的电化学原位ATR-FTIRS表征。并应用于研究有机电合成反应机理、有机金属络合物活性中心和电催化机理以及生物分子直接电化学行为。实现在非金属电极材料上揭示分子水平电化学反应机理。

电化学原位ATR-FTIRS技术是电化学的重要表征技术，其应用局限于Au、Pt、Ag 等币族金属和个别过渡金属，且金属薄膜电极对目标分子的吸附对研究体系有很大影响，具有局限性。本项目通过PMMA方法将石墨烯转移至ATR窗片上，发展了基于石墨烯的电化学原位ATR-FTIRS方法。运用该方法取得的主要成果如下：（1）该方法在CO2电化学还原反应研究中的应用，揭示了所制备的氟修饰的铜(F-Cu)催化剂在CO2电化学还原过程存在的*CO和*CHO中间体，证实了氢助碳碳偶联反应机理。（2）通过检测不同载量的模型催化剂FePc的CO的谱峰面积的方法建立ORR活性位密度与CO谱峰面积的定量关系，并以期为非热解型催化剂的活性位密度提供解决方法。本项目在Nature Catalysis，Nano Energy，Journal of Electroanalytical Chemistry和ChemSusChem期刊上发表标注论文四篇，并撰写由孙世刚院士主编的《电化学测量原理和方法》的第五章电化学红外光谱。