电化学扫描探针显微镜技术在电催化中的应用

     电催化剂的整体性能主要取决于其中的活性位点、即对反应中间体具有最佳的吸附性能的(表面)原子的排列顺序。活性位点的性质受许多因素的影响，比如表面配位、应变效应、配体效应、集团效应和电解质组成。因此，对于活性位点的研究要通过实验和计算来进一步理解极化的固/液界面处的电化学反应过程，这就需要获取在反应过程中催化剂原子级分辨率的表面形貌以及化学信息。透射电镜(TEM)技术能够在催化反应发生时对催化剂结构进行原位的研究。然而目前为止，用于这一目的透射电镜具有一定的局限性（比如电子束能够诱发某些材料变质）。作为另一种选择，扫描探针显微镜(SPMs)和电化学扫描探针显微镜(EC-SPMs)也能够在反应环境下对催化系统进行达到原子级分辨率的结构测量。通常情况下，电化学扫描探针显微镜技术可以为导电样品提供电极/电解质界面固体侧达到原子级分辨率的结构信息(电化学扫描隧道显微镜(EC‐STM)在表征半导电样品时受到限制)。

    这些电化学扫描探针显微镜技术包括电化学扫描隧道显微镜、电化学原子力显微镜(EC‐AFM)和扫描电化学势显微镜(SECPM)。然而，这些技术通常不具备理想的化学灵敏度、超高分辨度的反应活性监测能力以及电极/电解质界面电解质侧性质的探测的能力。但是，扫描电化学显微镜(SECM)技术是电化学扫面探针显微镜技术中的一个例外，这种技术可以获取电化学反应中电极/电解质界面电解液侧的信息。然而，扫描电化学显微镜技术的分辨率受扫描电化学显微镜探针尺寸和扫描电化学显微镜工作机理的限制。