研究背景
在电化学反应中，电极表面区域随着电荷移动而伴生非均相催化反应，该反应类似于化学催化作用，电极材料能显著地影响电化学反应的速度。在同样的过电位下以及一定的电解液中，电极反应速度及反应类型因电极基体材料的不同而变化，这在电化学中统称为电催化。在电催化反应中，电极作为电催化剂，不同电极材料可以使电化学反应速度发生数量级上的变化，所以选择适当电极材料是提高电化学催化反应效率的有效途径。目前，能源、传感器、燃料电池与氢能等催化剂的研究仍是重点。
研究内容
电化学催化研究主要是电极材料即催化剂。纳米材料具有不同于主体材料的特性，如小尺寸效应、表面界面效应以及量子尺寸效应，成为催化剂领域的研究热点，受到科学界的广泛关注。
贵金属纳米材料具有优异的催化性能及稳定性，是催化剂材料的最佳选择。
过渡金属元素由于其特殊的核外电子轨道价态分布，使得其化合物具有特殊反应活性，常被用于催化剂领域的研究。
石墨烯由于具有特殊的结构和性质，其复合材料在许多方面都显现出巨大潜力，如应用在纳米生物材料、传感器、电容器、超导体和催化剂载体以及纳米复合材料等方面。
设备推荐
电化学催化剂材料性能的测试采用EC701C电化学催化分析系统，以测量电流或者电位变化为主。采用AES-4TH对测试体系的环境进行控制，能避免外界环境（温度、湿度等）对体系的干扰，对研究锂电池的温度特性提供了方便，同时也提高了测量的重复性。
1.测量设备
EC701C电化学催化分析系统：提供电流-电位分析、电位-时间分析、阻抗分析等。设备性能稳定，测量精度高。可以采用三电级或者两电极进行测试。
典型研究
循环伏安法（CV）：循环伏安法又称“电化学谱图”，它是将以恒定速率连续循环变化的电压施加于工作电极（WE）与参比电极（CE）之间，并记录电流-电位（i-E）曲线关系的一种电化学研究方法。循法伏安曲线的形状可以反映电极反应的可逆程度，物质的吸附状态、中间体或新相形成的可能性等情况，因此常用来测量电极反应参数，判断整个电势扫描范围内可发生的反应及其性质，并研究其控制步骤和反应机理。
线性扫描伏安法（LSV）：将与时间呈线性变化关系的电位，即线性扫描电位，施加于工作电极（Work Electrode,WE）和辅助电极（Counter Electrode,CE）之间，记录电流-电位（i-E）曲线的方法。当E>Ep时，为扩散控制区电位，受扩散控制的电流出现下降趋势。扫描速度对极化曲线的形状有较大影响，当扫描速度足够小时，才能得到稳态极化曲线。通过线性扫描伏安法，一方面能较快地了解在较宽的电势范围内发生的电极过程；另一方面又能通过分析扫描曲线的形状，估算电极反应参数。因此，这一方法在电化学实验中被广泛采用。
时间电流（i-t）曲线：在电解池上施加一个恒电位，使溶液中某种电活性物质足以发生氧化或还原反应，常用来测试电极材料的稳定性能，随着反应时间的延长，曲线趋于一个稳定值。
计时电位法（Chronopotentiometry）：采用计时电位法测试电极的稳定性，其具体过程可以描述为：在暂态实验开始之前，使电极表面没有电流通过，在实验开始时，使通过工作电极表面的电流突跃至某一指定值，记录工作电极上的电压-时间（E-t）曲线。在电解过程中，随着电极反应的进行，电极附近反应物浓度不断降低且在短时间内来不及补充，所以电势也随之变化。此外，当电极的反应中包含催化过程或动力过程时，计时电位曲线就会显示出不同特征，不仅涉及反应物在工作电极表面的扩散过程，还与动力过程类型以及伴随反应速度等相关。通过计时电位法可以测定扩散系数，研究电极表面现象与化学动力学，探究电极的反应机理。
电化学交流阻抗（EIS）：将不同频率的振幅较小的正弦波电势作用于电极系统，使电极发生极化，产生正弦波电流响应，电势信号与电流信号的比值即为电极系统的阻抗，将该比值与正弦波电势变化频率之间的关系反映在阻抗谱图中，用横坐标表示总阻抗的实部，纵坐标表示总阻抗的虚部，即得电化学阻抗谱。采用这一方法时，电极电势的振幅一般不超过几个毫伏。这时电极的极化行为主要决定于界面的微分电性质，一般可以忽视高次谐波项而是数学处理比较简单。通过计算机软件对数据进行拟合处理，得到电极体系的各种EIS谱图，解析这些图谱，可以获取电极系统的内部结构信息，判断电解池等效电路的构成，求得电极反应的动力学参数，比如反应电阻Rct，溶液电阻Rs，交换电流密度等，还可以判断电极过程的控制机制。
XRD：X射线衍射是一种常用的结构分析方法，利用特定波长为λ的X射线照射样品表面，这束X射线受物体中的原子作用会发生散射，每个原子产生的散射波相互干涉，则产生衍射，分析衍射波信号，就可获取精确的物质晶体结构信息，还可进行物相分析以及定量和定性分析。
XPS：X射线光电子能谱测试是一种相当灵敏的表面分析技术，通过电子结合能可以鉴别催化剂材料的表面元素组成和化学价态。
扫描电子显微镜（SEM）：是介于透射电镜和光学显微镜测量尺度之间的一种微观形貌观察仪器，可直接利用样品表面材料的物质性能进行微观成像，主要用于样品表面形貌表征。
透射电子显微镜技术（TEM）：主要用于观测材料粒子的形貌、粒径以及分散度，是一种较为常用的微观表征手段。
N2吸附脱附：主要得到材料的比表面积和孔径分布情况。
参考文献
F. Guo, K. Ye, M.M Du, X.M Huang, K. Cheng, G.L Wang, D.X Cao, Electrochemical Impedance Analysis of Urea Electro-oxidation Mechanism on Nickel Catalyst in Alkaline Medium, Electrochim. Acta., 2016, 210, 474-482.
O. Muneeba, J. Estrada, L. Tran, K. Nguyen, J. Flores, S.Z. Hu, A.M. Fry-Petit, L. Scudieroc, S. Ha, J.L. Haan, Electrochemical Oxidation of Polyalcohols in Alkaline Media on Palladium Catalysts Promoted by the Addition of Copper, Electrochim. Acta., 2016, 218, 133-139.
Y. Lin, Y. Pana, J. Zhang, Y.J. Chen, K.A. Sun, Y.Q. Liu, C.G. Liu, Graphene Oxide Co-doped with Nitrogen and Sulfur and Decorated with Cobalt Phosphide Nanorods: An Efficient Hybrid Catalyst for Electrochemical Hydrogen Evolution, Electrochim. Acta., 2016, xxx, xxx-xxx.
S.Y. Lee, B.J. Kim, S.J. Park, Influence of H2O2 Treatment on Electrochemical Activity of Mesoporous Carbon-supported Pt-Ru Catalysts. Energy., 2014, 66, 70-76.
