投票│2021年电化学大会优秀论文奖评选（四）：“表界面电化学”方向
奖项介绍
为鼓励电化学工作者及研究生积极向《电化学》刊物投寄高水平学术论文，以推动刊物学术水平的提升，也为中国电化学事业的发展做出贡献，由《电化学》荣誉主编田昭武院士提议并设立《电化学》优秀论文奖。本奖项的设立得到GAMRY公司的支持。从2015年（即第十八届全国电化学大会）开始，每两年评选一次，并在全国电化学大会上颁奖。
现进行网络票选，遴选了2019-2020年已发表于《电化学》的候选优秀论文，投票结果将作为优秀论文奖评选的重要参考。票选按照论文方向分批进行，此次投票是最后一批，快快参与吧！
“表界面电化学”方向优秀论文网络票选时间：投票时间截止至5月28日24:00时。
网络票选方式：扫描下方二维码进行投票；每个微信号只能投票一次，可多选。
综 述
陈艳霞, 黄俊, 詹东平. 《电化学研究方法》专辑序言[J]. 电化学, 2020, 26(1): 1-2.
CHEN Yan-xia, HUANG Jun, ZHAN Dong-ping. Encouraging More Frogs in Electrochemistry[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(1): 1-2.
DOI: 10.13208/j.electrochem.181240
黄俊. 电催化界面和反应的电化学阻抗谱研究：经典永不褪色[J]. 电化学, 2020, 26(1): 3-18.
HUANG Jun. Electrochemical Impedance Spectroscopy for Electrocatalytic Interfaces and Reactions: Classics Never Die[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(1): 3-18.
DOI: 10.13208/j.electrochem.181245
本文章综述了电催化领域电化学阻抗谱（EIS）的相关研究. 首先概述了从二十世纪初到现在这一专业领域的发展历史. 然后介绍了电催化阻抗理论的几个里程碑. 其中,着重介绍了目前分析电催化EIS数据的主流模型——Dolin-Ershler模型. 之后,具体讨论了铂金单晶的双电层电容,特别是围绕这一基础课题的实验和理论上的挑战. 我们质疑采用Dolin-Ershler模型获取稀溶液中双电层电容的合理性. 因为在稀溶液中,双电层效应使得双电层电容具有频散特性,因而双电层电容的低频部分在分析过程中可能被遗失了. 未来,我们期待看到新的实验去证明或反驳一个最近的理论预测,即铂电极在氧化物生成电位区域中具有非单调表面电荷关系和负双电层电容.
董庆雨, 褚艳丽, 沈炎宾, 陈立桅. 原子力显微镜在锂离子电池界面研究中的应用[J]. 电化学, 2020, 26(1): 19-31.
DONG Qing-yu, CHU Yan-li, SHEN Yan-bin, CHEN Li-wei. Atomic Force Microscopic Characterization of Solid Electrolyte Interphase in Lithium Ion Batteries[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(1): 19-31.
DOI: 10.13208/j.electrochem.181246
近几年,电动汽车市场的飞速发展对锂离子电池的能量密度和安全性提出了更高的要求. 然而,过去近30年,在应用终端市场的大力推动下,锂离子电池的电极材料、电池结构设计和生产工艺都已经发展得比较成熟,容量提升空间已经比较小,想要进一步提高现有锂离子电池的能量密度,需要对锂离子电池的整个系统和工作原理有更深刻和全面的理解. 存在于锂离子电池电极材料和电解液之间的固态电解质中间相（solid electrolyte interphase,SEI）已被证明是一个影响电池性能的重要因素,目前学术界和产业界对其认识还不是很全面,尤其是高分辨、工况下以及多技术联合的界面表征工作较少见到报道. 原子力显微镜（atomic force microscopy,AFM）通过探测针尖与样品之间的相互作用力,能够在原子尺度上原位表征液态电池界面的形貌以及力学特性,对于电极界面的理解和调控非常重要. 本文作者通过总结近几年AFM在锂离子电池SEI研究的中的应用,并结合本课题组在该领域的工作,对AFM技术在锂离子电池SEI研究中的应用做了总结和展望,对加深锂离子电池界面的理解,以及构建稳定锂电池界面的相关研究有参考意义.
Matthew M Sartin, 陈微, 贺凡, 陈艳霞. 铜电极上二氧化碳还原机理的研究进展[J]. 电化学, 2020, 26(1): 41-53.
SARTIN Matthew M, CHEN Wei, HE Fan, CHEN Yan-xia. Recent Progress in the Mechanistic Understanding of CO2 Reduction on Copper[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(1): 41-53.
DOI: 10.13208/j.electrochem.181242
本文从历史角度综述了二氧化碳在铜基催化剂上的还原机理的最新研究进展,对区分C1和C2产物路径发生的机制,以及调控二氧化碳还原产物选择性的影响因素和方法进行了重点阐述,着重讨论了如何利用电化学红外光谱与微分电化学质谱等技术在揭示反应机理方面的研究思路与方法学.
苏敏, 董金超, 李剑锋. 单晶电极界面反应过程的电化学原位拉曼光谱研究[J]. 电化学, 2020, 26(1): 54-60.
SU Min, DONG Jin-chao, LI Jian-feng. In-Situ Raman Spectroscopic Study of Electrochemical Reactions at Single Crystal Surfaces[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(1): 54-60.
DOI: 10.13208/j.electrochem.181241
自20世纪70年代起,人们利用原位光谱技术（拉曼、红外等）对电化学界面进行了系统的研究,进而发展出原位谱学电化学的研究方向,由于其具有良好的表面灵敏度和能量分辨率,可以提供更多的表面反应信息,进而从微观上揭示反应机理. 伴随着纳米技术的兴起,表面增强拉曼光谱技术取得了快速的发展. 近来,壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱（shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy,SHINERS）技术更是得到人们的广泛关注. SHINERS的出现为研究单晶模型电极上的催化反应提供了一种非常好的原位光谱技术. 本文主要对原位电化学SHINERS技术在单晶电极界面研究的具体应用及其发展前景进行相关论述.
吉维肖, 王功伟, 王强, 白力军, 屈德扬. 多孔电极在电化学体系中的应用[J]. 电化学, 2020, 26(5): 576-595.
JI Wei-xiao, WANG Gong-wei, WANG Qiang, BAI Li-jun, QU De-yang. Porous Electrodes in Electrochemical Energy Storage Systems[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(5): 576-595.
DOI: 10.13208/j.electrochem.200649
查全性教授是中国现代电化学的奠基人之一. 在他的带领下,武汉大学化学系电化学研究室在基础电化学和应用电化学领域取得了卓越的成绩. 查教授及同事们在过去几十年里,栽培学生无数. 后来,一部分学生有幸成为推动世界电化学学科发展的中坚力量. 在这篇综述中,作者将概述查教授及同事们在电化学领域打下的夯实基础,及作者在多孔电极方向的研究进展. 本文的所有作者均于不同时期毕业于武汉大学. 站在巨人的肩膀上,我们实属荣幸！
王晓晓, 周子睿, 单强, 张增明, 黄俊, 刘欲文, 陈胜利. 锂离子电池多孔电极理论的回顾与新思考[J]. 电化学, 2020, 26(5): 596-606.
WANG Xiao-xiao, ZHOU Zi-rui, SHAN Qiang, ZHANG Zeng-ming, HUANG Jun, LIU Yu-wen, CHEN Sheng-li. Porous-Electrode Theory of Lithium Ion Battery: Old Paradigm and New Challenge[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(5): 596-606.
DOI: 10.13208/j.electrochem.200651
本文总结了Newman多孔电极理论的基本内容,提出若干改进思路. 提出基于离子-空穴耦合传输机制描述浓电解质中的离子输运过程,在此基础上引入离子-电子耦合转移反应的思想处理电极材料中的离子传输问题,并通过计算嵌锂材料的离子扩散系数验证其合理性. 总结了描述多孔电极多尺度结构的相关理论和技术,表明均质化方法和基于结构重建的介观模拟方法均能给出比较合理的有效输运参数,从而提高多孔电极理论模拟结果的准确性.
王佳, 黄秋安, 李伟恒, 王娟, 庄全超, 张久俊. 电化学阻抗谱弛豫时间分布基础[J]. 电化学, 2020, 26(5): 607-627.
WANG Jia, HUANG Qiu-an, LI Wei-heng, WANG Juan, ZHUANG Quan-chao, ZHANG Jiu-jun. Fundamentals of Distribution of Relaxation Times for Electrochemical Impedance Spectroscopy[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(5): 607-627.
DOI: 10.13208/j.electrochem.200641
电化学阻抗谱（EIS）是一种高效的原位/非原位电化学表征技术,已在电化学能源领域得到广泛应用,如用于锂离子电池、超级电容器、燃料电池等材料及器件性能的诊断和优化. 弛豫时间分布（DRT）是一种不依赖于研究对象先验知识的EIS解析技术,可用于分离和解析EIS中高度重叠的物理化学过程. 为了促进DRT解析技术的应用和推广,本文详细阐述了如下问题：1） DRT解析原理、实现算法及重要扩展; 2） 典型电路基元的DRT解析分析; 3） DRT的具体实现及在电化学能源中的典型应用举例; 4）DRT解析技术研究进展、存在问题及发展趋势.
金磊, 杨家强, 杨防祖, 詹东平, 田中群, 周绍民. 芯片铜互连研究及进展[J]. 电化学, 2020, 26(4): 521-530.
JIN Lei, YANG Jia-qiang, YANG Fang-zu, ZHAN Dong-ping, TIAN Zhong-qun, ZHOU Shao-min. Research Progresses of Copper Interconnection in Chips[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(4): 521-530.
DOI: 10.13208/j.electrochem.200212
本文详细介绍芯片制造中铜互连技术,综述酸性硫酸铜电镀工艺要点及常用添加剂作用机理,并概述国内外新型添加剂研究进展. 在此基础上,展望新型铜互连工艺替代酸性硫酸电镀铜工艺的可能性.
研究论文
方亚辉, 刘智攀. 固液界面双电层的理论计算模拟[J]. 电化学, 2020, 26(1): 32-40.
FANG Ya-hui, LIU Zhi-pan. Insight into the Important Solid/Liquid Double Layer from First-Principles Calculations[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(1): 32-40.
DOI: 10.13208/j.electrochem.181243
固液界面双电层在电化学中处于核心地位. 如何发展一个理论方法,在该方法的框架下计算双电层的平衡性质和动力学性质一直以来都是理论研究的难点和热点. 本文总结了最近十几年第一性原理计算方法在计算双电层平衡性质和电催化反应的进展,如热力学方法、反应中心模型以及双参考方法. 并进一步详细地阐述了基于周期性均匀介质溶剂化模型 ( DFT/CM-MPB)对于固液界面双电层的研究,该方法能够计算双电层的平衡性质(零电荷电势和微分电容)和表面相图,在此基础上能深入研究基元反应的电荷转移系数,并结合微观动力学推导出宏观的Tafel(电流-电势)曲线. 并列举了该方法对于重要电化学反应(如氢电极反应)的应用实例.
郭佳瑶, 陈煅, 张杰, 詹东平. 法拉第吸脱附偶联过程循环伏安行为的有限元分析[J]. 电化学, 2020, 26(2): 281-288.
GUO Jia-yao, CHEN Duan, ZHANG Jie, ZHAN Dong-ping. Cyclic Voltammetry Coupled with Faradic Adsorption/Desorption Processes: A Finite Element Simulation[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(2): 281-288.
DOI: 10.13208/j.electrochem.190411
法拉第吸脱附偶联过程的电化学行为较为复杂,难以定量获得其表界面反应动力学信息. 本文通过COMSOL有限元软件对法拉第吸脱附偶联过程的循环伏安行为进行数值分析,研究了反应物或产物不同吸附条件下的循环伏安行为. 结果表明：当反应物或产物弱吸附时,可通过阴、阳极峰电流之差实现饱和吸附量的定量表征. 随着吸附平衡常数的增大,反应由弱吸附向强吸附过渡,峰电流由扩散峰与吸脱附峰相互重叠过渡到相互分离的吸脱附“前波”或“后波”特征. 该吸脱附特征峰的形状和位置与电势依赖的吸附平衡常数有关. 吸附平衡常数及其电势依赖程度越大,吸脱附峰偏离扩散峰越远,吸脱附峰越尖锐. 该模型为法拉第吸脱附偶联过程的循环伏安研究提供了一种定量研究方法,能够帮助研究者从复杂的吸脱附伏安行为中定量获得饱和吸附量和吸附平衡常数等信息,并对涉及吸脱附的电催化研究具有一定指导意义.
邹振文, 郑大江, 王子明, 宋光铃. 新型单丝电极交流探头在3.5wt.% NaCl中的电化学响应规律研究[J]. 电化学, 2020, 26(3): 317-327.
ZOU Zhen-wen, ZHENG Da-jiang, WANG Zi-ming, SONG Guang-ling. Electrochemical Response of A Single Wire-Electrode AC Probe in 3.5wt.% NaCl[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(3): 317-327.
DOI: 10.13208/j.electrochem.190321
本文应用新研发的一种无参比无辅助的单丝电极交流探头技术,研究碳钢和锌金属丝电极在3.5wt.% NaCl中的电化学腐蚀规律和牺牲阳极保护行为. 通过与传统的三电极电化学交流阻抗结果的对比和分析,进一步证明了该新型探头具有简便、快速、准确、稳定的特性,可实现定量评估. 测量显示,在3.5wt.% NaCl中,碳钢的瞬时腐蚀速率及累积腐蚀失重大于锌,它们腐蚀行为的差异与表面膜的性质及变化有关. 在碳钢-锌电偶对中,锌的保护效率可达到95%以上,且随浸泡时间增加先增加后减小.
李启浩, 王英明, 马华隆, 肖丽, 王功伟, 陆君涛, 庄林. 碱性膜燃料电池阳极碳酸化模型研究[J]. 电化学, 2020, 26(5): 731-739.
LI Qi-hao, WANG Ying-ming, MA Hua-long, XIAO Li, WANG Gong-wei, LU Jun-tao, ZHUANG Lin. A Model for the Anodic Carbonization of Alkaline Polymer Electrolyte Fuel Cells[J]. Journal of Electrochemistry, 2020, 26(5): 731-739.
DOI: 10.13208/j.electrochem.200650
碱性聚电解质燃料电池（APEFC）近年来取得了可观的进展,但是在使用空气作为氧化剂工作时仍然面临着性能损失. 文献中已有多个理论试图解释性能损失的来源,但是缺乏定量化的分析. 本文根据实验发现和热力学及阳极反应的动力学分析,提出了分层的阳极碳酸化模型和方程组.模型的定量化模拟结果进一步和实验结果进行验证,提出了电池性能损失的可能原因.
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公众号：电化学期刊