单层铂表面吸附氢的电量210μC·cm-2是怎么来的

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一条评论

在对Pt的氢原子欠电位沉积H-upd进行电化学活性面积ECSA计算时,通常要除以单层铂表面的吸附氢的电量,ECSA计算如下公式:

ECSAH−UPD(m2/gPt)=QH−UPD/210(μC·cm−2)×wPt(g)

即单层铂表面的吸附氢的电量为210μC·cm-2,那么210μC·cm-2这个数值是如何来的呢?追根溯源在谷歌学术中210μC·cm-2首次出现在1986年“電流一電位曲線の測定”这篇文章中,可以得知210μC·cm-2是通过计算得到的。

1、通过假设单层铂是由铂的低指数晶面110面,111面和100面构成,(注:三者的比例并非为1:1:1,这是由于Pt的三个晶面的表面能不同,通常Pt的111面的在单晶中的面积比例要远大于110和100面,由于在XRD中Pt除了这三个低指数晶面而言还有其他晶面,因此210μC·cm-2仅仅是一个近似的假定值。) 反推计算可以得知,210μC·cm-2约等于1.31×1015个原子,

210µC·cm2÷10^6÷96485×(6.02×10^23)=1.31×10^15

其中法拉第常数为96485 C·mol,阿伏伽德罗常数为6.02×1023

单层铂表面吸附氢的电量210μC·cm<sup>-2</sup>是怎么来的

2、通过假定单层铂的每一个铂原子均吸附了一个H原子,由于不同晶面的1cm2原子数的计算要考虑到Pt的晶格参数,而在多个标准数据库中Pt的cif不尽相同,即Pt的晶格参数略有不同,均比0.39nm多一点点但都不一样,如0.3923nm,0.3914nm等。下面表格计算采用0.391nm(实际也有文献用0.39231nm:Comparative Activity of (111), (100), (110), and Polycrystalline Platinum Electrodes in H2‐Saturated 1 M H 2 SO 4 under Potentiostatic Control 实际计算没差多少)

3、通过假定100面111面和110面的比例为25%:50%:25% (参考了这个文献:DISPERSION OF PLATINUM ON SUPPORTED CATALYSTS,即假定110面和100面比例相同,至于111是另外两个晶面的2倍则是我反推的)(注:实际并不是这个比例,都是理想大概的假定而已,没必要较真)

晶面 单位面积(nm2) 单位面积原子数 1cm2原子数 晶面暴露比例 单位面积暴露原子数
100 0.152881 2 1.30821×1015 25% 3.27052×1014
111 0.13239883 2 1.51059×1015 50% 7.55294×1014
110 0.216206384 2 9.25042×1014 25% 2.31261×1014
总的原子数 1.31361×1015
吸附库伦量 210.026 μC·cm-2

因此210μC·cm-2只不过是一个理想近似值而已,被科研工作者一直沿用至今。

正文完
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龙龙龙
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评论(一条评论)
基铌钛镁 评论达人 LV.1
2022-08-16 13:45:11 回复

终于知道这个数是怎么来的了!!!感激 :wink:

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