在凹陷铂纳米孔电极上电化学生成氢气泡

我们报告了在凹陷的铂纳米孔电极的腔体内电化学生成单个氢气泡。凹陷铂电极是玻璃中的一个锥形孔，在纳米孔底部包含一个微米尺度的铂盘（半径为1-10微米），并有一个纳米尺度的孔口（半径为10-100纳米），限制了电活性分子和溶解气体在纳米孔腔体与体相之间的扩散。在伏安实验中，铂盘电极处的氢气泡形成是由于在0.25 M H2SO4溶液中H(+)的还原；液体相到气体相的相变在伏安响应中通过阴极电流的急剧下降来指示，这是由于气泡在纳米孔腔内快速成核和生长造成的。有限元仿真表明，溶解的H2在纳米孔腔体内的浓度分布随H(+)还原电流的变化，表明凹陷铂电极表面处的H2气泡成核发生在约0.22 M的临界过饱和浓度，与在（非凹陷）铂盘电极上获得的值（约0.25 M）一致。由于纳米孔的孔口限制了H2从纳米孔腔体内的扩散，因此在反向伏安扫描中可以观察到一个对应于被困在凹陷腔体内的气体和溶解H2的氧化的阳极峰。与H2氧化峰相关的电荷的积分在高扫描速率下接近H(+)还原峰的电荷，确认了该阳极峰与H2氧化的对应关系。关于在凹陷纳米孔电极上水氧化生成O2气泡的电化学初步结果与H2气泡的电生成功能一致。