在三电极光电化学 (PEC) 电池配置中，利用不同的组件来分离电势测量和电流流动。该系统包括一个用于产生光电荷的工作电极（如 TiO2-GQD 复合材料）、一个用于完成电路的对电极（通常是铂）和一个用于提供稳定电压基线的参比电极（如 Ag/AgCl），所有这些都由电化学工作站进行管理以分析性能。
核心见解：该装置的主要优点是隔离了工作电极的性能。通过使用不承载电流的参比电极，可以确保电压测量准确，并且不受对电极极化或电势下降的影响。
电极的具体作用
工作电极 (WE)
这是您实验的主要焦点。在 PEC 水分解中，工作电极由您正在测试的光催化材料组成，例如TiO2-GQD 复合材料。
其功能是吸收入射光能并产生电子-空穴对。这些光生电荷引发水分解所需的表面化学反应。
对电极 (CE)
对电极，通常是铂丝或铂片，起着纯粹的功能性作用：它完成了电学回路。
它促进了平衡工作电极产生的电荷所需的相反氧化还原反应。没有这个组件，电荷就会积聚，测量所需的电流就会停止。
参比电极 (RE)
参比电极，通常是饱和银/氯化银 (Ag/AgCl) 电极，提供一个固定的、稳定的电势，工作电极的电势就是相对于它来测量的。
至关重要的是，该电极不承载电池的主电流。这种隔离使其能够维持恒定的基线电势，从而确保关于工作电极的数据精确且可重现。
系统集成与测量
电化学工作站的作用
这三个电极连接到恒电位仪或电化学工作站。该设备充当控制中心，向系统施加特定的外部偏置电压。
施加此偏置对于辅助分离光生载流子（电子和空穴）至关重要，可以防止它们在反应前复合。
关键性能指标
通过利用这种三电极环境，研究人员可以提取特定的定量数据。
主要指标是光生电流密度，它表示每单位面积的反应速率。此外，该装置还可以计算析氢速率和入射光子-电流效率 (IPCE)，揭示材料的电荷传输特性。
理解权衡
参比电极稳定性
虽然三电极系统提供了精度，但它完全依赖于参比电极的稳定性。如果 Ag/AgCl 电极退化或内部溶液浓度发生变化，您的“稳定基线”就会移动，导致电势测量不准确。
对电极的限制
对电极必须具有足够的表面积和催化活性来处理工作电极产生的电流。如果铂丝太小或钝化，它将成为限速步骤，人为地限制您的光催化剂的性能数据。
为您的目标做出正确选择
要最大化三电极 PEC 系统的效用，请根据您的具体研究目标来调整您的重点：
- 如果您的主要重点是材料表征：优先制造工作电极（例如，TiO2-GQD），以确保均匀的光吸收和高效的电荷产生。
- 如果您的主要重点是反应机理分析：专注于通过工作站精确施加外部偏置，以分离电荷分离行为和传输特性。
PEC 测试的成功不仅取决于光催化剂的质量，还取决于支撑电极网络的精确校准和集成。
总结表：
| 电极组件 | 主要材料（示例） | 在 PEC 测试中的关键功能 |
|---|---|---|
| 工作电极 (WE) | TiO2-GQD 复合材料 | 吸收光以产生用于氧化还原反应的光电荷。 |
| 对电极 (CE) | 铂 (Pt) | 完成电学回路并促进电荷平衡。 |
| 参比电极 (RE) | Ag/AgCl | 提供稳定的电势基线以进行准确的电压测量。 |
| 工作站 | 恒电位仪 | 施加外部偏置以防止载流子复合。 |
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参考文献
- Anuja Bokare, Folarin Erogbogbo. TiO2-Graphene Quantum Dots Nanocomposites for Photocatalysis in Energy and Biomedical Applications. DOI: 10.3390/catal11030319
本文还参考了以下技术资料 Kintek Solution 知识库 .
