Angew: 石墨烯电极上电化学赝电容pH跳跃的直接探测

在电化学中，对埋置电极界面处的界面水进行分子水平的了解是必不可少的，但界面的光谱探测仍然具有挑战性。在这里，使用表面特异性外差探测和频产生（HD-SFG）光谱，作者直接探测到与氟化钙（CaF2）上支撑的石墨烯电极接触的界面水。发现HD-SFG光谱相对于外加电势的相变样变化，这不是由石墨烯的充电/放电引起的，而是由CaF2衬底通过赝电容过程的充电/释放引起的。电位相关光谱与pH相关光谱几乎相同，证明赝电容行为与CaF2和石墨烯之间的水解离引起的局部pH变化有关。本工作证明了在电极/水系电解质界面处赝电容充电的局部分子水平效应。

图1 通过HD-SFG在不同的对Pd/H2电化学电势下测量的CaF2支撑的石墨烯/水界面的O H拉伸光谱。

图2 CaF2支撑的石墨烯/水界面处的表面电荷。

图3 CaF2支撑的石墨烯/水界面的局部pH变化。

来源：Yongkang Wang, Takakazu Seki, Xuan Liu, Xiaoqing Yu, Chun-Chieh Yu, Katrin F. Domke, Johannes Hunger, Marc T. M. Koper, Yunfei Chen, Yuki Nagata, Mischa Bonn，Direct Probe of Electrochemical Pseudocapacitive pH Jump at a Graphene Electrode，Angew. Chem. Int. Ed. 2023, 62, e202216604，https://doi.org/10.1002/anie.202216604