实验室介绍
      厦门大学孙世刚教授课题组主要研究方向为表面电化学和电催化、锂离子电池、燃料电池、电化学原位红外光谱及生物分子电化学。
     对于发生在固/液界面的电催化反应,从表面分子水平探索反应分子与电催化剂表面的相互作用、电催化剂的表面状态和变化规律,确立反应机理是深入认识电催化剂的表面结构效应和设计合成的基础。孙世刚教授研究组于1990年建立了国内第一套电化学原位红外反射光谱系统,研究成果“光学光谱电化学”获得1992 年度国家教委科技进步奖二等奖。在随后的二十多年里针对常规红外反射光谱不能获取电极表面微区的分子信息,和电极/电解液界面体系的时间常数太大(几百ms)、无法研究快速反应过程和动力学的难题,先后创建了电化学原位显微红外反射光谱、步进扫描时间分辨红外反射光谱等一系列居国际先进水平的原位红外反射光谱方法。将显微红外光谱与微电极阵列相结合,实现了对电极表面结构和性能的分子水平快速组合分析;将步进扫描红外光谱与显微红外光谱和微电极相结合,解决了电极/电解液界面体系的时间常数太大的难题,把电化学原位红外反射光谱的时间分辨率提高到国际上迄今最快的10μs。孙世刚教授课题组运用所建立的原位红外反射光谱方法从分子水平系统深入地研究了碳1分子、碳2至碳4醇分子和氨基酸分子的电催化反应,指认中间体和产物,跟踪反应历程,阐明有关反应机理和动力学。确立了反应分子与电催化剂相互作用导致反应分子解离的机制,揭示了小分子电催化氧化过程中自毒化效应的本质。如运用原位红外光谱检测并指认了丁醇电氧化的多种中间体和产物。在国际上首次揭示有机燃料小分子与铂电催化剂表面相互作用中分子结构效应的规律,即不同结构的有机小分子在铂电催化剂表面发生解离吸附、生成吸附态CO物种的必要条件为:(i)官能碳(即羧基和醛基的碳原子,和醇上连接羟基的碳原子)上至少直接连接一个质子;(ii)官能团必须位于分子碳链的端部且无空间位阻。本项目还于1996 年首先报道了纳米材料的异常红外效应,并应用于显著提高原位红外光谱检测表面物种的灵敏度。进一步地,孙世刚教授课题组还将原位红外光谱拓展到非水体系,研究锂离子二次电池的界面过程。


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