经典DEMS电化学池参数指标

经典DEMS电化学池

微分电化学质谱仪（Differential Electrochemical Mass Spectrometry，简称DEMS）是一种原位电化学方法，通过检测挥发性产物，可以获得界面的定性、定量信息，成为研究电化学反应机理不可或缺的重要工具之一。DEMS系统将电化学反应装置与质谱仪连用，由电化学反应产生的挥发性产物从疏水透气的膜接口进入质谱仪的真空系统管路中，通过质谱仪获得不同质荷比离子的电流随时间的变化。在电化学反应机理研究中，循环伏安法（CV）是一种较为常用的电化学手段，从获得的CV图形中可以获得丰富的电化学信息，因此，CV被频繁地用于DEMS研究中。利用DEMS进行电化学研究时，由质谱仪检测 CV 扫面过程中所生成的挥发性产物的离子电流信号随时间的变化，再通过时间轴向电势轴的变换即获得离子电流随电势变化的图形 （MSCV），为电催化反应机理研究提供更全面更深入的信息。

主要特点：

1. 静止或流动体系

2. 电解液体积少(<1 mL)，特别适用于同位素标记实验

3. 多孔工作电极与阻水透气膜复合组成的膜接口直接与质谱室相联

4. 高收集效率(>95%)，高灵敏度

5. 响应时间快(<1s)

6. 适用于粉末催化剂或者碳纸负载的催化剂

7.适用于光催化或光电催化反应

具体应用如：

1. CO₂电催化还原气相产物(CO,CH_4,C₂H₄,CH₃OH等)瞬时检测，相对法拉第效率测定

2. 硝酸根电催化还原中NO,N₂O,NH₂OH,NH₃,N₂等中间产物或最终产物原位检测

3. 电解水OER同位素标记¹⁸O，LOM或AEM反应机理确认

4. 甲醇电氧化反应中间产物或最终产物（HCHO，HCOOH，CO等）瞬时检测及各产物电流效率计算

5. 氢同位素标记，氢气析出反应（HER）机理解析

6. 碳材料稳定性评估（高电位下CO，CO₂检测）

7. 其他（光催化，光电催化，氧还原，氢氧化，氯气析出，有机电合成等）

应用案例：

1.硝酸根电还原中间体检测