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    一次看懂DEMS質譜儀的原理與應用
    來源： 時間：2024-12-09 09:40:40 瀏覽：6122次

    一次看懂DEMS質譜儀的原理與應用

     

    原位差分電化學質譜儀（Differential Electrochemical Mass Spectrometry, DEMS）是一種高度集成的分析技術，它將電化學反應的實時監測與質譜分析的高靈敏度相結合，為研究電化學過程中的氣體產物和中間體提供了前所未有的視角。

    一、原理概述

    DEMS系統的核心在于其獨特的設計，它包括一個電化學反應池，該反應池直接連接到一個質譜儀。在實驗中，電化學反應發生在反應池中，產生的氣體或揮發性物質通過一個特殊的半透膜（通常是疏水性的），這個膜允許氣體通過而阻擋液體電解質，隨后這些氣體進入質譜儀的真空環境。質譜儀通過測量不同質荷比（m/z）的離子電流，來定性和定量分析這些氣體產物。

    二、技術特點

    1. 實時監測：DEMS能夠以毫秒級的時間分辨率捕捉電化學反應過程中的瞬態變化，這對于理解反應動力學至關重要。

    2. 高靈敏度：由于質譜的高靈敏度，即使是微量的氣體產物也能被檢測到，這對于研究副反應和中間體尤為重要。

    3. 原位分析：DEMS在反應發生的同一環境中進行分析，避免了樣品轉移可能帶來的誤差，確保了數據的準確性和代表性。

    4. 定性與定量：不僅能識別反應產物，還能通過電流變化計算產物的法拉第效率，實現定量分析。

    三、應用領域

    1. 電池研究

    充放電過程監測：DEMS用于實時監測電池充放電過程中產生的氣體，如鋰離子電池中的H2、CO2，幫助評估電池的安全性和性能。

    電解質分解：分析電解液在特定電位下的分解產物，優化電解質配方，提高電池循環壽命。

    2. 電催化

    反應機理探索：通過監測不同電位下的產物變化，揭示催化劑表面的反應路徑，如在OER（析氧反應）和ORR（氧還原反應）中的應用。

    活性與選擇性評估：利用DEMS，科學家可以快速篩選不同催化劑的活性和產物選擇性，優化電催化材料。

    3. 環境科學

    污染物轉化：研究電化學方法處理廢水時污染物的轉化過程，如NO3-的電催化還原，評估其環境應用潛力。

    4. 材料科學

    表面反應動力學：在材料表面改性或涂層研究中，DEMS幫助理解表面反應的動態過程，優化材料性能。

    5. 能源轉換

    CO2還原：在研究CO2電化學還原為燃料或化學品的過程中，DEMS能實時跟蹤產物，加速新催化劑的開發。

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    全部 3小時前 四川
    文字是人類用符號記錄表達信息以傳之久遠的方式和工具。現代文字大多是記錄語言的工具。人類往往先有口頭的語言后產生書面文字，很多小語種，有語言但沒有文字。文字的不同體現了國家和民族的書面表達的方式和思維不同。文字使人類進入有歷史記錄的文明社會。
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