B. 分析电极反应机制
分析电极反应机制,了解电极反应中物质的转变也意义重大。在CV曲线中,扫描电压从负到正可以看为阳极氧化过程,对应氧化峰;反之为阴极还原过程,对应还原峰。一般而言,氧化还原峰的产生会伴随着氧化态物质和还原态物质的相互转变。
图5给出了Bi2Se3负极在钠半电池中的CV曲线,其中出现了多对氧化还原峰,峰形尖锐分布较窄,说明在电化学的过程中可能存在多种物相转变。从CV曲线上峰的个数可以判断一个完整的电化学反应存在的相变,但要分析各个峰位置上的物相变化必须要结合原位/非原位的物相鉴定技术,才能使结果可靠。因此,作者又联合原位XRD技术对Bi2Se3在充放电过程中物相的变化进行表征,结果发现在放电过程中, Bi2Se3先转变成NaBiSe2晶体,再转变成Na2Se和Bi,完全放电后转变成Na2Se和NaBi;而在随后的充电阶段,活性物质没有恢复成Bi2Se3,而是转化成了Bi金属和NaBiSe2晶体。
[1] 李荻. 电化学原理 第3版[M]. 电化学原理, 第3版. 北京航空航天大学出版社, 2008.
[2] 杨文治. 电化学基础[M]. 北京大学出版社, 1982.
[3] Li, Dan, Zhou,等. Graphene-Loaded Bi2Se3: A Conversion-Alloying-type Anode Material for Ultrafast Gravimetric and Volumetric Na Storage[J]. ACS applied materials & interfaces, 2018.
[4] Lin T , Chen I W , Liu F , et al. Nitrogen-doped mesoporous carbon of extraordinary capacitance for electrochemical energy storage[J]. ence, 2015, 350(6267):1508-1513.
[5] Ye S H , Shi Z X , Feng J X , et al. Activating CoOOH Porous Nanosheet Arrays by Partial Iron Substitution for Efficient Oxygen Evolution Reaction[J]. Angewandte Chemie, 2018, 130(10):2702-2706.
[6] Jing, P., Q. Wang, B. Wang, et al, Encapsulating yolk-shell FeS2@carbon microboxes into interconnected graphene framework for ultrafast lithium/sodium storage. Carbon, 2020. 159: p. 366-377.
[7] Wang Y, Zhang R, Pang Y, et al. Carbon@ titanium nitride dual shell nanospheres as multi-functional hosts for lithium sulfur batteries[J]. Energy Storage Materials, 2019, 16: 228-235.