气体产物的析出是几种电化学过程的共同特征,通常会导致气泡粘附到电极表面。粘附的气泡会减小电极的有效面积,因此通常被视为电化学惰性实体。
有鉴于此,澳大利亚科廷大学Simone Ciampi教授、西澳大利亚大学K. Swaminathan Iyer和澳大利亚国立大学的Michelle L. Coote教授等人,研究发现在水中运行的阳极上,表面的静态气泡不是惰性的空腔,而是高反应活性氧化还原位点。
本文要点
1)通过对电化学发光系统的成像,以及对气泡周围聚合物生长各向异性的研究,证明了附着在电极表面的气体腔比无气泡的电极区域更能有效地引发水溶性物质的氧化。
2)附着气泡的电化学反应性源自其电晕累积不平衡过量氢氧根阴离子的能力。在电极表面附近,不平衡的阴离子被氧化为高反应性羟基自由基。
3)气泡的电晕会累积氢氧根阴离子,而阳离子不平衡,这种现象会导致氢氧根离子氧化为羟基自由基,且电势至少比氧化还原表所列值低0.7V。
总之,气泡电晕处氢氧根氧化的下移可能是引发水中非均相电化学反应的一般机理,并且可以用于化学合成中。
参考文献:
Yan B. Vogel et al. The corona of a surface bubble promotes electrochemical reactions. Nat Commun, 2020.
DOI: 10.1038/s41467-020-20186-0
https://doi.org/10.1038/s41467-020-20186-0