電化學(xué)窗口？一般而言，電化學(xué)窗口這個(gè)概念是針對(duì)電解質(zhì)來說的。對(duì)于一種電解質(zhì)來說，加在其上的最正電位和最負(fù)電位是有一定限制的，超出這個(gè)限度，電解質(zhì)會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)而分解。那么，這個(gè)最正電位和最負(fù)電位之間有一個(gè)區(qū)間，電解質(zhì)穩(wěn)定存在，我們把這個(gè)區(qū)間稱電化學(xué)窗口。那么，電化學(xué)窗口？一起來了解一下吧。
衡量一個(gè)電極材料的電催化能力的重要指標(biāo)，電化學(xué)窗口越大，特別是陽(yáng)極析氧過電位越高，對(duì)于在高電位下發(fā)生的氧化反應(yīng)和合成具有強(qiáng)氧化性的中間體更有利。
另外，對(duì)于電分析性能來說，因?yàn)殡姌O上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的同時(shí)，還存在著水電解析出氧氣和氫氣的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)，若被研究物質(zhì)的氧化電位小于電極的析氧電位或還原電位大于電極的析氫電位；
在電極達(dá)到析氧或者析氫電位前，被研究物質(zhì)在陽(yáng)極上得以電催化氧化或者還原，可以較好的分析氧化或還原過程。但若氧化或還原過程在電極的電勢(shì)窗口以外發(fā)生，被研究物質(zhì)得到的信息會(huì)受到析氫或析氧的影響，得不到最佳的研究條件甚至根本無法進(jìn)行研究。
擴(kuò)展資料
傳統(tǒng)的電化學(xué)窗口測(cè)試方法，即循環(huán)伏安法（CV）測(cè)試Li金屬/電解質(zhì)/惰性金屬（離子阻塞電極）結(jié)構(gòu)電池，采用該種測(cè)試方法表征得到的LGPS和LLZO固態(tài)電解質(zhì)都具有寬的電化學(xué)窗口；
然而這兩種電解質(zhì)的實(shí)際電池性能發(fā)揮卻遠(yuǎn)不及液態(tài)有機(jī)電解質(zhì)基電池，很多研究指出這是因?yàn)殡娊赓|(zhì)與電極材料間大的界面阻抗導(dǎo)致的，而大的界面阻抗的來源至今沒有弄清楚，以至于產(chǎn)生大量的界面處理技術(shù)（例如共燒結(jié)，納米化，絲網(wǎng)印刷，表面包覆等）應(yīng)用到固態(tài)電解質(zhì)與電極材料界面，但是其電池性能的發(fā)揮依然不及液態(tài)電解質(zhì)基電池。
電化學(xué)窗口是指在電化學(xué)領(lǐng)域中，通過調(diào)節(jié)電壓或電流等參數(shù)，使得特定電極在一定條件下的電位范圍內(nèi)表現(xiàn)出特定的電化學(xué)行為，從而控制或?qū)崿F(xiàn)某種電化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域。
在實(shí)際應(yīng)用中，電化學(xué)窗口通常指的是電極材料能夠承受的電位范圍。不同的電極材料具有不同的電化學(xué)窗口，也就是它們能夠承受的最高電位和最低電位之間的差值。
例如，在某些電化學(xué)器件中，比如鋰離子電池，電極材料需要在充放電過程中承受相應(yīng)的電壓變化，而不發(fā)生嚴(yán)重的損壞或電化學(xué)反應(yīng)失效。因此，電極材料的選擇和設(shè)計(jì)往往需要考慮到其所處的電化學(xué)窗口。
電化學(xué)窗口的概念在許多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用，包括能源存儲(chǔ)領(lǐng)域（如電池、超級(jí)電容器等）、電解水制氫領(lǐng)域、電化學(xué)催化等。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，科研人員會(huì)選擇合適的電極材料，以確保在特定電位范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需的電化學(xué)反應(yīng)。
電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)。電和化學(xué)反應(yīng)相互作用可通過電池來完成，也可利用高壓靜電放電來實(shí)現(xiàn)，二者統(tǒng)稱電化學(xué)，后者為電化學(xué)的一個(gè)分支，稱放電化學(xué)。因而電化學(xué)往往專指“電池的科學(xué)”。
電池由兩個(gè)電極和電極之間的電解質(zhì)構(gòu)成，因而電化學(xué)的研究?jī)?nèi)容應(yīng)包括兩個(gè)方面：一是電解質(zhì)的研究，即電解質(zhì)學(xué)，其中包括電解質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)、離子的傳輸性質(zhì)、參與反應(yīng)離子的平衡性質(zhì)等，其中電解質(zhì)溶液的物理化學(xué)研究常稱作電解質(zhì)溶液理論；另一方面是電極的研究，即電極學(xué)，其中包括電極的平衡性質(zhì)和通電后的極化性質(zhì)，也就是電極和電解質(zhì)界面上的電化學(xué)行為。電解質(zhì)學(xué)和電極學(xué)的研究都會(huì)涉及到化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)。
1791年伽伐尼發(fā)表了金屬能使蛙腿肌肉抽縮的“動(dòng)物電”現(xiàn)象，一般認(rèn)為這是電化學(xué)的起源。1799年伏打在伽伐尼工作的基礎(chǔ)上發(fā)明了用不同的金屬片夾濕紙組成的“電堆”，即現(xiàn)今所謂“伏打堆”。這是化學(xué)電源的雛型。在直流電機(jī)發(fā)明以前，各種化學(xué)電源是唯一能提供恒穩(wěn)電流的電源。1834年法拉第電解定律的發(fā)現(xiàn)為電化學(xué)奠定了定量基礎(chǔ)。
19世紀(jì)下半葉，經(jīng)過赫爾姆霍茲和吉布斯的工作，賦于電池的“起電力”(今稱“電動(dòng)勢(shì)”)以明確的熱力學(xué)含義；1889年能斯特用熱力學(xué)導(dǎo)出了參與電極反應(yīng)的物質(zhì)濃度與電極電勢(shì)的關(guān)系，即著名的能斯脫公式；1923年德拜和休克爾提出了人們普遍接受的強(qiáng)電解質(zhì)稀溶液靜電理論，大大促進(jìn)了電化學(xué)在理論探討和實(shí)驗(yàn)方法方面的發(fā)展。
通俗地講，就是電解質(zhì)、電極本身的電流很小的電壓范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)呢，如果研究對(duì)象有氧化還原反應(yīng)的話，很容易出峰，，，直接貼個(gè)圖吧，可以很明顯地看出來電化學(xué)窗口的范圍和影響因素。就拿中間綠色那組，電極對(duì)電化學(xué)窗口的影響來說，由于鉑的析氫電位很低，因此，在水溶液里，一旦電位低于-0.66V，馬上在電極表面發(fā)生析氫還原，那么電流就急劇增加，這樣的大背景下，哪怕研究對(duì)象有還原峰，也看不出來了。而汞電極呢，析氫電位高，所以，在-1.0V甚至更低的時(shí)候，研究對(duì)象的還原峰還是能顯現(xiàn)出來。
參考文獻(xiàn)J. Chem. Educ. 2018, 95, 197-206
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電化學(xué)窗口是指在電化學(xué)領(lǐng)域中，通過調(diào)節(jié)電壓或電流等參數(shù)，使得特定電極在一定條件下的電位范圍內(nèi)表現(xiàn)出特定的電化學(xué)行為，從而控制或?qū)崿F(xiàn)某種電化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域。在實(shí)際應(yīng)用中，電化學(xué)窗口通常指的是電極材料能夠承受的電位范圍。不同的電極材料具有不同的電化學(xué)窗口，也就是它們能夠承受的最高電位和最低電位之間的差值。
這個(gè)概念在許多領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用，包括能源存儲(chǔ)領(lǐng)域（如電池、超級(jí)電容器等）、電解水制氫領(lǐng)域、電化學(xué)催化等。根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，科研人員會(huì)選擇合適的電極材料，以確保在特定電位范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需的電化學(xué)反應(yīng)。
以上就是電化學(xué)窗口的全部?jī)?nèi)容，衡量一個(gè)電極材料的電催化能力的重要指標(biāo)，電化學(xué)窗口越大，特別是陽(yáng)極析氧過電位越高，對(duì)于在高電位下發(fā)生的氧化反應(yīng)和合成具有強(qiáng)氧化性的中間體更有利。另外，對(duì)于電分析性能來說，因?yàn)殡姌O上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的同時(shí)，還存在著水電解析出氧氣和氫氣的競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。
