Применение спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния in situ для исследования электродных процессов на границе алюминиевого электрода с хлоралюминатной ионной жидкостью на основе гидрохлорида триэтиламина

Метод спектроскопии гигантского комбинационного рассеяния (ГКР) использован для изучения электродных процессов на границе Al с ионной жидкостью. Данный метод имеет большие перспективы в области изучения электрохимических процессов, поскольку позволяет проводить исследования состава электролита в тонком приэлектродном слое при поляризации электрода. Продемонстрировано, что алюминий обладает ГКР-активностью в хлоралюминатной ионной жидкости на основе Et₃NHCl. Методом ГКР in situ показано, что при увеличении катодной поляризации алюминиевого электрода возрастает интенсивность пиков, связанных с ионом AlCl₄^–, и уменьшается интенсивность пиков, связанных с ионом Al₂Cl₇^–. При анодной поляризации электрода наблюдается обратный процесс — уменьшение содержания ионов AlCl₄^- и увеличение концентрации Al₂Cl₇^–. При катодных перенапряжениях выше перенапряжения достижения предельного тока и при анодных перенапряжениях выше перенапряжения пассивации концентрации хлоралюминатных анионов в приэлектродном слое не изменяются. Полученные зависимости относительной интенсивности пиков AlCl₄^– и Al₂Cl₇^– от электродного перенапряжения коррелируют со стационарными поляризационными кривыми. Экспериментально доказано, что пассивация алюминиевого электрода при анодном растворении вызвана образованием хлорида алюминия на поверхности электрода.

1. Y. Hu, L. J. Wayment, C. Haslam, X. Yang, S. Lee, Y. Jin, W. Zhang. Energy Chem., 3, N 1 (2021) 100048, https://doi.org/10.1016/j.enchem.2020.100048

2. Q. Chen, X. Lai, Y. Hou, H. Gu, L. Lu, X. Liu, D. Ren, Y. Guo, Y. Zheng. Separation and Purification Technol., 308 (2023) 122966, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2022.122966

3. E. Faegh, B. Ng, D. Hayman, W. E. Mustain. Nat. Energy, 6, N 1 (2020) 21—29, https://doi.org/10.1038/s41560-020-00728-y

4. D. Kong, H. Zhao, P. Ping, Y. Zhang, G. Wang. Proc. Safety and Environ. Protection, 174 (2023) 448—459, https://doi.org/10.1016/j.psep.2023.04.017

5. G. A. Elia, K. Marquardt, K. Hoeppner, S. Fantini, R. Lin, E. Knipping, W. Peters, J. Drillet, S. Passerini, R. Hahn. Adv. Mater., 28, N 35 (2016) 7564—7579, https://doi.org/10.1002/adma.201601357

6. D. Ma, D. Yuan, C. Ponce De León, Z. Jiang, X. Xia, J. Pan. Energy and Environ. Mater., 6, N 1 (2023) e12301, https://doi.org/10.1002/eem2.12301

7. H. Chen, H. Xu, S. Wang, T. Huang, J. Xi, S. Cai, F. Guo, Z. Xu, W.Gao, C. Gao. Sci. Adv., 3, N 12 (2017) eaao7233, https://doi.org/10.1126/sciadv.aao7233

8. V. A. Elterman, A. V. Borozdin, K. V. Druzhinin, E. A. Il’ina, P. Yu. Shevelin, L. A. Yolshina. J. Mol. Liquids, 394 (2024) 123702, https://doi.org/10.1016/j.molliq.2023.123702

9. S. Xia, X.-M. Zhang, K. Huang, Y.-L. Chen, Y.-T. Wu. J. Electroanalyt. Chem., 757 (2015) 167—175, https://doi.org/10.1016/j.jelechem.2015.09.022

10. X. Dong, H. Xu, H. Chen, L. Wang, J. Wang, W. Fang, C. Chen, M. Salman, Z. Xu, C. Gao. Carbon, 148 (2019) 134—140, https://doi.org/10.1016/j.carbon.2019.03.080

11. X. Dong, H. Chen, H. Lai, L. Wang, J. Wang, W. Fang, C. Gao. J. Energy Chem., 66 (2022) 38—44, https://doi.org/10.1016/j.jechem.2021.07.016

12. H. Xu, T. Bai, H. Chen, F. Guo, J. Xi, T. Huang, S. Cai, X. Chu, J. Ling, W. Gao, Z. Xu, C. Gao. Energy Storage Mater., 17 (2019) 38—45, https://doi.org/10.1016/j.ensm.2018.08.003

13. F. Gan, K. Chen, N. Li, Y. Wang, Y. Shuai, X. He. Ionics, 25, N 9 (2019) 4243—4249, https://doi.org/10.1007/s11581-019-02983-w

14. J. M. Johnston, N. Canever, T. Nann. J. Phys. Chem. C, 126, N 40 (2022) 16993—17001, https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.2c05354

15. A. V. Borozdin, P. Yu. Shevelin, V. A. Elterman, L. A. Yolshina. Phys. Chem. Chem. Phys., 25, N 44 (2023) 30543–30552, https://doi.org/10.1039/D3CP03403H

16. V. A. Elterman, P. Yu. Shevelin, L. A. Yolshina, A. V. Borozdin. Electrochim. Acta, 389 (2021) 138715, https://doi.org/10.1016/j.electacta.2021.138715

17. V. A. Elterman, P. Yu. Shevelin, L. A. Yolshina, A. V. Borozdin. J. Mol. Liquids, 351 (2022) 118693, https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.118693

18. P. K. Lai, M. Skyllas-Kazacos. Electrochim. Acta, 32, N 10 (1987) 1443—1449, https://doi.org/10.1016/0013-4686(87)85083-1

19. P. K. Lai, M. Skyllas-Kazacos. J. Electroanalyt. Chem. and Interfacial Electrochem., 248, N 2 (1988) 431—440, https://doi.org/10.1016/0022-0728(88)85103-9

20. C. Wang, A. Creuziger, G. Stafford, C. L. Hussey. J. Electrochem. Soc., 163, N 14 (2016) H1186—H1194, https://doi.org/10.1149/2.1061614jes

21. A. J. Keeler, G. R. Salazar-Banda, A. E. Russell. Current Opinion Electrochem., 17 (2019) 90—96, https://doi.org/10.1016/j.coelec.2019.04.009

22. X. Shen, T. Sun, L. Yang, A. Krasnoslobodtsev, R. Sabirianov, M. Sealy, W.-N. Mei, Z. Wu, L. Tan. Nat. Commun., 12, N 1 (2021) 820, https://doi.org/10.1038/s41467-021-21108-4

23. S. S. Masango, R. A. Hackler, N. Large, A.-I. Henry, M. O. McAnally, G. C. Schatz, P. C. Stair, R. P. Van Duyne. Nano Lett., 16, N 7 (2016) 4251—4259, https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.6b01276

24. S. Takahashi, L. A. Curtiss, D. Gosztola, N. Koura, M.-L. Saboungi. Inorg. Chem., 34, N 11 (1995) 2990—2993, https://doi.org/10.1021/ic00115a029

25. V. A. Elterman, P. Yu. Shevelin, L. A. Yolshina, A. V. Borozdin. J. Mol. Liquids, 364 (2022) 120061, https://doi.org/10.1016/j.molliq.2022.120061