电化学原子力显微镜 (EC-AFM)

电化学原子力显微模式允许在电化学反应发生时进行原子力显微测量。原子力显微镜本身不是电化学反应的一部分,它只是一个观察者。特别是AFM的尖端不导电且处于浮动电位,以确保它不干扰电化学反应。利用一种特殊的电化学电池,可以在电解液中监测电极表面的变化。阴极上的还原反应和阳极上的氧化反应都可以被研究。明了这些反应在诸如腐蚀、电池和光电等应用中是至关重要的。因此,EC-AFM允许在反应过程中对电极结构进行现场监测。从而建立了电极结构/形貌与电化学活性之间的关系。

电化学研究通常在腐蚀性很强的液体环境中进行。因此,为了获得良好的成像效果,必须对afm电子器件进行全面的环境控制和保护。与电化学移动台 ECS204结合的Nanosurf Flex-Axiom 非常适合这些测量。所有的AFM电子设备都受到保护,并位于液体上方。悬臂支架采用特殊耐腐蚀材料。

下图显示了在电化学控制下铜簇的形核和生长的研究。 循环伏安图用于表征电化学反应并导出适合的电势,以观察在稳定的电化学条件下的形貌变化。

electrochemical AFM voltammogram

由 AFM 在 E = -50mV 下观察到亚硫酸与铂准参比电极的成核过程。增大电位至E = -10mV降低了铜原子团簇的生长速率,单团簇铜原子可以由延时原子力显微镜跟踪。这个反应是可逆的,在正电位下,团簇再次溶解。

copper cluster growth

数据提供: Ilya Pobelov, 伯尔尼大学, 瑞士

ECS204 电化学移动台的高度设计使其也能容纳标准的棒状电极。此外,它还配有一个密封膜和气体进出口,以允许无氧条件也意味着可替换电解液。在下面的例子中,在AFM上观察到在氧化条件下沉积的铜团簇在抛光棒状铂电极上的溶解。

dissolution of deposited copper clusters on a polished rod-like platinum electrode at oxidizing conditions observed by AFM


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