石墨棒是一种流行的对电极(CE)材料，由于其价格合理，易于使用，相对稳定的化学和电化学性能。由于Pt的溶解，作为阳极(例如，作为析氢反应(HER)催化剂评价的CE)，它通常比Pt CE更受青睐(67% vs 29%)，(4,5)但也出现了几个问题。主要的问题是碳腐蚀，这会导致石墨颗粒脱落和CO/CO2的产生(图1)。这些副产品会损害电催化剂评估的准确性和可靠性。Lee et al.和Ji et al.证明了碳纤维纸和石墨在酸性条件下容易氧化，并且可以通过CO中毒使Pt电极失活。正如Sheng等人在酸性条件下将石墨CE置于玻璃管中所证明的那样，将CE与工作电极(WE)分离可以最大限度地减少副产物的扩散。(9)这些建议为石墨CE的适用性提供了一个一般性的判断。然而，CE的行为在很大程度上取决于电解质(酸性或碱性)、电化学方法(如极化、稳态)和电化学参数(如扫描速率、扫描范围和CE面积)等因素。因此，有必要对石墨CE的适用性进行综合分析和指导。本观点旨在通过提供石墨CE的基本分析以及最佳实践建议来提供此类指导。
 
 
图 1. 三电极电池中的电位/电流关系以及CE扩散到WE可能产生的干扰。ϕ WE: WE 电位;CE: CE电位;ϕREF:参比电极电位;EWE:电压;ECE: CE电压;ECELL:电池电压;i、iCELL、iWE和iCE:电路、电池、WE和CE中相同的电流;QWE, QCE:在WE和CE处的电荷输入/输出。
 
 
图 2. (A)在HER极化研究期间，ϕWE, Q, i和ϕCE的变化:当ϕWE超过HER的起始电位时，Q(和i)上升，需要增加ϕCE来产生匹配的Q和i，包括OER。(B)两种情况下WE和CE之间的电位下降(从WE的EDL，散装电解质，到CE的EDL):顶部，上升i(蓝色:低电流;红色:大电流);底部，活性较低的CE(蓝色:活性高;红色:低活动)。Ru: WE与REF之间的溶液阻力;EDL:电双层。
 

图3. (A)石墨电极在饱和ar的0.5 M H2SO4(橙色)和1.0 M KOH(蓝色)电解质中的循环伏安图(扫描速率:10 mV s-1)。(B)相应的电荷图。(C) O2、CO和CO2的dem信号与电位的函数关系。(D)石墨电极阳极极化过程示意图。
 

图 4. (A, B)在(A)饱和h2的0.5 M H2SO4和(B)饱和h2的1.0 M KOH电解质(扫描速率:10 mV s-1;EWE范围:0 ~−0.20 V)。(C)在H2SO4(蓝色)和KOH(红色)电解质中，EWE =−0.20 V时，每个循环的i与ECE之间的相关性，涉及IEM(方形)和不涉及IEM(圆形)。
 
  
图 5. (A)在饱和H2SO4(蓝色)和KOH(红色)电解液中，不同EWE范围:0.1 V(0 ~−0.10 V)、0.2 V(0 ~−0.20 V)、0.3 V(0 ~−0.30 V)下，每个循环的最大i与ECE之间的相关性。(B)在EWE =−0.2 V下，不同WE/CE比:1:5和1:2时，每个循环的i与ECE之间的相关性(电池结构:Pt|IEM|C;扫描速率:10mv s-1)。

 
图 6. (A) WE/CE比率对RWE-CE的影响:较小的CE导致较大的RWE-CE和较低的i余量。(B)不同WE/CE比碱性电解质10h-CA分析时的电流分布图(电池配置:Pt|IEM|C;Ewe =−0.20 v)。
 
      相关科研成果由广东以色列理工学院Weiran Zheng等人于2024年发表在ACS Energy Letters（https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c01869）上。原文：Applicability of Graphite as Anodic Counter Electrode for Electrocatalyst Evaluation
原文链接：https://doi.org/10.1021/acsenergylett.4c01869

转自《石墨烯研究》公众号