原位电化学EPR(电子顺磁共振)是一种用于实时监测电化学反应中自由基中间体的技术。它通过检测电化学反应过程中产生的自由基或其他具有未成对电子的物质,帮助科学家理解反应机理。这项技术可以提供惰性气体氛围,避免自由基在空气中淬灭,尤其适合研究对氧气敏感的自由基 。原位电化学EPR装置的设计通常包括一个特殊的电化学池,允许在电解条件下直接进行EPR测试 。这项技术的应用包括但不限于电化学合成、电池材料研究,以及在电化学过程中的氧化还原反应研究 。
1. 粉末样品20mg以上,液体样品2ml以上,块状样品要求2个方向2x2mm以内,另外一个方向1cm以内;
2. 自由基常见捕获剂:DMPO、TEMP、TEMPO(特殊需要自行提供);
3. 光源:氙灯(300W和500W),汞灯(300W和500W),紫外灯,980nm激光灯。氙灯是模拟太阳光,全波段的,如需特定波长的光,需要加滤波片,在预约的时候请写清楚;
4. 测试温度范围是100-600 K;
5. 测试时间说明:黑暗也算1个时间点,即光照0min的数据。1个光照时间点超过半小时,需要另加费用。
案例一
1. 发文期刊:《Isr. J. Chem. 2019, 59, 1020-1026》
2. 案例展示:
3. 测试需求:
利用FE-EPR研究了表面固定化的STEMPO•/STEMPO+氧化还原反应。
4. 测试解读:
在电位扫描过程中连续记录EPR光谱。展示了一个以5 mV s-1测量的一个CV扫描示例,相应的一组EPR光谱显示在图3b中。正向和反向扫描的STEMPO自由基EPR光谱的双积分,以势能为函数,通过将数据拟合到具有转移电子数(n)为1的Nernst方程中,可以推导出可逆STEMPO•/STEMPO+氧化还原偶的还原电位(E(non-catalytic,FE-EPR)=+830 mV)。表面电子转移速率常数(ks)由Laviron分析确定(ks=0.77 s-1)并与以前的工作相一致。从EPR测量中得出的电位与从CV扫描中得出的电位非常接近。
1. 样品降解或反应失控
原因:在电化学过程中,高电位或电流密度可能导致样品的降解或非预期的副反应,影响EPR信号的稳定性。
解决方案:精确控制电化学条件,如电位、电流密度和温度,避免过度反应。
2. 信号解析的复杂性
原因:电化学反应过程中可能产生多种顺磁性物质,导致EPR谱图复杂,难以解析。
解决方案:使用先进的EPR数据解析软件,如EasySpin,通过模拟和拟合分辨出不同物种的EPR信号。结合其他谱学技术(如拉曼、IR光谱)和理论计算,辅助识别和解析复杂的EPR信号。