تاريخ الاستلام: 24 يوليو 2023
تم القبول: 20 ديسمبر 2023
نُشر على الإنترنت: 02 يناير 2024
(أ) التحقق من التحديثات

التحضير المباشر لبيروكسيد الهيدروجين تقدم تفاعل اختزال الأكسجين بواسطة إلكترونين بديلاً متزايدًا للعملية التقليدية المستهلكة للطاقة والمعروفة بعملية الأنثراكوينون للتطبيقات في الموقع. ومع ذلك، فإن اعتمادها معوق حاليًا بسبب ضعف الانتقائية والتقليل العائد الناتج عن التتابع تقليل أو تفاعلات فينتون. هنا، مسترشدين بالحسابات النظرية، نسعى لتجاوز هذا التحدي من خلال تنشيط محفز ذرة واحدة من الرصاص من المجموعة الرئيسية عبر استراتيجية هندسة بيئة محلية باستخدام هيكل فائق التنسيق من الكبريت والأكسجين. يظهر المحفز من المجموعة الرئيسية، الذي تم تصنيعه باستخدام تقنية التحلل الحراري المدعومة بنقاط الكربون، كثافة تيار صناعية تصل إلى والمتراكم المرتفع تركيزات بكفاءات فارادائية ملحوظة. توضح كل من النتائج التجريبية والمحاكاة النظرية أن التناسق الفائق للكبريت والأكسجين يوجه جزءًا من الإلكترونات من مواقع الرصاص الرئيسية إلى ذرات الأكسجين المنسقة، مما يؤدي إلى تحسين طاقة ارتباط *OOH وزيادة نشاط تقليل الأكسجين. يكشف هذا العمل عن طرق جديدة للتخفيف من تحدي إنتاج النقص في التحليل الكهربائي من خلال التصميم العقلاني لمحفزات المجموعات الرئيسية.

بيروكسيد الهيدروجين تحتل ( ) مرتبة بين المواد الكيميائية الأساسية والضرورية، حيث يتم استخدامها على نطاق واسع في الصناعات الكيميائية والطبية، بالإضافة إلى معالجة البيئة. نظرًا للنمو المستمر في الاحتياجات الصناعية المرتبطة مباشرة، من المتوقع أن السوق العالمية سيقترب الطلب في السوق من حوالي 6 ملايين طن بحلول . حاليًا، أكثر من من جميع يتم تصنيعه صناعيًا من خلال عملية دورة الأنثراكوينون، التي تعاني من استهلاك مكثف للطاقة، ونفايات عضوية كبيرة، ومخاوف تتعلق بالسلامة ناتجة عن عدم الاستقرار. أثناء النقل والتخزين . في تناقض واضح، التفاعل الكهروكيميائي ذو الإلكترونين ( تفاعل اختزال الأكسجين (ORR) يوفر مسارًا أكثر مباشرة لـ الإنتاج في الموقع تحت ظروف البيئة المحيطة . عادةً، العديد من الكاثود
المواد تفضل المنافسة ORR إلى بدلاً من أو، مما أدى إلى انخفاض ي yields محفزات سبائك المعادن النبيلة ذات المواقع التفاعلية المعزولة (على سبيل المثال، تُكتشف أنها مفيدة لامتصاص “نهاية إلى نهاية” (نوع بولينغ) لـ ، الذي يقلل من كسر الروابط، تسهيل عملية ORR لـ إنتاج ومع ذلك، فإن التكلفة الباهظة وندرة الموارد من المعادن النبيلة تعيق بشدة تنفيذها على نطاق واسع. لذلك، من الضروري تطوير محفزات ذات انتقائية عالية وغير نبيلة. التحليل الكهربائي

لقد أظهرت المحفزات أحادية الذرة غير المتجانسة (SACs)، التي تتميز بمواقع نشطة معزولة وهياكل إلكترونية مميزة، وعدًا كبيرًا كمواد لتحويل الطاقة والتحول الكيميائي. . بشكل خاص، المعادن الانتقالية

SACs ذات التعريف الواضح تم التعرف على الأجزاء كعوامل تحفيز كهربائية استثنائية لـ إنتاج . أخذ الـ كمثال على ذلك، حيث إن ضبط هيكل التنسيق والتكوين الذري المحيط يعمل بشكل فعال على تحسين الوسائط الأكسجينية ويحدد الانتقائية تجاه تركيب . يمكن أن يُعزى ذلك بشكل أساسي إلى خصائصها الإلكترونية الفريدة، التي تظهر شغلًا جزئيًا الإلكترونات التي تمنح قدرة قوية على الامتصاص والتفعيل كما تم التنبؤ به وتوضيحه بواسطة نظرية مركز النطاق للأسف، فإن مواقع المعادن الانتقالية التفاعلية تظهر أيضًا تفاعلات قوية مع المركبات المصنعة. تحريض غير مرغوب فيه تفاعلات الاختزال ) ضمن نطاق جهد ORR. وبالتالي، فإن الناتج يتعرض للتحلل، مما يضعف بشكل كبير محصول . بالإضافة إلى ذلك، قد تسهم تفاعلات فنتون الناتجة عن المعادن الانتقالية في تقليل إنتاج وتحمل متانة الأقطاب الكهربائية . ولهذا الغرض، قد تستنفد القوة القوية لامتصاص مواقع المعادن الانتقالية للأنواع المحتوية على الأكسجين المتراكمة ، مما يؤدي إلى تقليص الإنتاج الكلي. من المعقول أن نتوقع أن تحسين اختيارية ORR للمواد الحفازة الأقل تفاعلاً بطبيعتها قد تؤدي التحلل إلى نتائج أعلى الكميات، على الرغم من أن هذا لا يزال تحديًا واعدًا ولكنه هائل لـ التحليل الكهربائي. متميز عن معادن الانتقال من المجموعة -، والمعادن من المجموعة الرئيسية ذات الشواغر المملوءة بالكامل -مدارات ( تعتبر التكوينات الإلكترونية عمومًا أقل كفاءة تحفيزية لعملية نقل الإلكترون في التفاعل التحفيزي. يجب أن تتفوق المعادن الرئيسية بشكل طبيعي على المعادن الانتقالية من حيث النشاط الخامل لـ وتفاعلات شبيهة بفنتون، بسبب نقص الجمع بين المدارات المضيفة الفارغة والمشغولة. ومن المثير للاهتمام، أن المحفزات من المجموعة الرئيسية قد أظهرت أنها مرشحة واعدة للتفاعلات الكهروكيميائية، حيث تتمتع بمتانة محسّنة من خلال التخفيف من تفاعلات فنتون الناتجة عن المعادن الانتقالية. . وبالتالي، يجب أن يكون من الممكن تحقيق الانتقاء بشكل متزامن ORR لـ الإنتاج وتخفيف التحلل المتتالي من خلال تطوير المجموعة الرئيسية ORR SACs.

مدفوعين بالتحليل أعلاه، توقعنا أولاً عملية ORR على SACs الرصاص (Pb) مع بيئات تنسيق محلية متنوعة باستخدام حسابات نظرية الكثافة الوظيفية (DFT). وبناءً عليه، تم وضع استراتيجية متعددة الاستخدامات لتنظيم الميكروبيئات لمواقع المعادن في المجموعة الرئيسية من خلال تعديل التنسيق الأول بدقة مع الكبريت. وأكسجين . ثم قمنا بتصنيع المحفزات الأحادية للمجموعة الرئيسية Pb SACs (Pb SA/OSC) باستخدام نهج التحلل الحراري المدعوم بنقاط الكربون، حيث تم التحكم بشكل منطقي في نسبة S/O لنقاط الكربون. أكدت التحليلات المجهرية المتقدمة وطيف الامتصاص الدقيق للأشعة السينية من السنكروترون التنظيم الناجح لتنسيق المحفزات الأحادية للمجموعة الرئيسية عبر التنسيق المزدوج للكبريت والأكسجين. تم تقييم أداء ORR لساعة Pb SA/OSC المصنوعة حديثًا باستخدام تقنية القطب الدائري الدوار. علاوة على ذلك، لاستكشاف إمكانية التطبيق العملي، تم تجميعه في جهاز تدفق وظيفي لـ الإنتاج عند التيارات الصناعية. هذا المحفز المميز من المجموعة الرئيسية Pb قد يبشر بسبيل جديد لاستغلال عناصر المجموعة الرئيسية في تصميم المحفزات الكهروكيميائية لـ تركيب.

قمنا أولاً بدراسة امتصاص وسائط تفاعل اختزال الأكسجين على نماذج ذرات الرصاص الفردية مع بيئات تنسيق محلية متنوعة للحصول على رؤى حول اختيارية ORR باستخدام حسابات DFT. تم اختيار المحفزات القائمة على الرصاص كمحفزات نموذجية من المجموعة الرئيسية، حيث أظهرت مواد الرصاص نشاطًا عاليًا في تفاعلات التحفيز الكهربائي المتنوعة. تشير الأبحاث السابقة إلى أن التفاعلات الحفزية لمواقع المعادن تتأثر ببيئات التنسيق الخاصة بها بسبب التغيرات في الهيكل الإلكتروني. . بالإضافة إلى ذلك، تم الإبلاغ في الأدبيات أن أكثر أرقام التنسيق شيوعًا لمواقع الرصاص في المجموعة الرئيسية هي 4 و في هذه الحالة،

تم بناء نماذج هياكل Pb SA/OSC من خلال دعم ذرات Pb على الجرافين مع تركيبات مختلفة من ذرات S و O المنسقة (الشكل 1a والشكل التكميلي 1). تم تحسين هندسة يعرض هيكل تنسيق مستوي مع مسافات من ( ) و (الجدول التكميلي 1). على النقيض، فإن المسافات لـ و في الهياكل الأخرى لـ Pb SACs، تظهر المسافات بين الذرات أطول. وبناءً عليه، فإن طاقات الامتزاز لـ و على المحدد وتم حساب هياكل Pb SACs الأخرى. العلاقات بين والإمكانات المحدودة لـ تم إنشاء ORR لتصوير علاقات التدرج (الشكل 1ب)، مما يشير إلى أن يقع بالقرب من قمة البركان المحتمل المحدود، مشابه لـ محفز . وبالتالي، يوفر انتقائية عالية لـ تكوين بجهد منخفض قدره 0.006 فولت. تقع مواقع الرصاص الأخرى إما على الجانب الأيسر أو الأيمن من مخططات البركان (الشكل التكميلي 2)، مما يشير إلى أن امتصاص *OOH قوي جدًا أو ضعيف جدًا، على التوالي. لتقديم وصف أكثر دقة لتفاعل ORR، يتم تحديد العلاقات بين والإمكانات المحدودة لـ تم فحص ORR. الجهد المحدد لـ كان بعيدًا عن الجهد التوازني لـ ORR (1.23 فولت)، مما يوحي بأن غير نشط من أجل التخفيض لـ إلى علاوة على ذلك، يكشف مخطط الطاقة الحرة لتفاعل اختزال الأكسجين (ORR) أن امتصاص * OOH على مناسب لتشكيل وإزالة بينما ذلك على أقوى، مما يشير مرة أخرى إلى الانتقائية العالية لـ ORR على الـ الهيكل (الشكل 1ج).

تُعتبر قوة امتصاص *OOH من العوامل الأساسية التي تحكم انتقائية تفاعل اختزال الأكسجين (ORR) في المحفزات. على وجه التحديد، يعتمد ارتباط *OOH على مستوى الطاقة الإلكترونية لموقع النشاط والنقل الشحني المقابل عند واجهة التحفيز. كشفت تحليل شحنة بادير أن *OOH تحمل شحنة سالبة مع عدد أقل من الإلكترونات المنقولة من ( ، الشكل 1د) مقارنة بـ ( ، الشكل 1f)، متوافق مع القوة المحسوبة لامتصاص *OOH. تُظهر خريطة الألوان لشحنة بادر على كل ذرة أن الإلكترونات المقدمة من موقع الرصاص تُنقل ليس فقط إلى المادة الممتصة ، ولكن أيضًا إلى ذرات الأكسجين المنسقة لـ (الشكل التكميلي 3). على النقيض من ذلك، فإن إلكترونات موقع الرصاص في لا تُنقل إلى ذرات الكبريت المنسقة، مما يؤدي إلى اكتساب *OOH الم adsorb بقوة مزيد من الإلكترونات. تُظهر مخططات كثافة الحالة المتوقعة (PDOS) تداخل مستويات الطاقة لعنصر الرصاص. المدارات و مدارات * OOH (الشكل 1e)، مما يعني أن امتصاص * OOH يساهم فيه مدارات . ل لم يُلاحظ أي منطقة متداخلة بالقرب من مستوى فيرمي (الشكل 1g)، مما يشير إلى أن تم التحكم في المدارات بواسطة ذرة الأكسجين المنسقة. تأثير بيئات التنسيق على تحويل * OOH إلى يمكن فهمه ليس فقط من خلال ضعف الـ الرابطة، ولكن أيضًا من خلال تشديد الـ رابطة في الممتص على موقع الرصاص (الجدول التكميلي 2). لذلك، كشفت حسابات DFT أن تشكيل وحدات الرصاص المتناسقة بشكل فائق من الكبريت والأكسجين هو مصدر الاستثنائية انتقائية ORR لـ Pb SA/OSC، كتفاعل مناسب بين مدارات تؤدي المدارات إلى قوة امتصاص مثالية لمتوسطات * OOH.

لتأكيد التنبؤ النظري الاستثنائي تم تثبيت الذرات الفردية من الرصاص (Pb SA/OSC) على دعائم كربونية باستخدام نهج التحلل الحراري المدعوم بنقاط كربونية. يتم توضيح عملية التحضير التخطيطية لـ Pb SA/OSC في الشكل 2a. تم أولاً تحضير نقاط الكربون الوظيفية بالكبريت والأكسجين (SCDs) باستخدام نسب متغيرة من المواد الأولية المحتوية على الكبريت والأكسجين، مما يوفر منصة متعددة الاستخدامات لتعديل البيئات الذرية المحلية لـ Pb SACs. ومن الجدير بالذكر أن التفاعل الكيميائي القوي بين المعادن وذرات الكبريت المدعومة في SCDs منح تشكيل روابط معدنية-كبريت قوية ومستقرة حرارياً.

المحور الأفقي). إمكانيات التوازن لـ و هي 1.23 فولت و 0.7 فولت، على التوالي. ج مخطط الطاقة الحرة لتفاعل اختزال الأكسجين و عند جهد مطبق يساوي صفر في وسط قلوي. د، ف مخططات كثافة الشحنة التفاضلية لأنواع * OOH الممتصة على و ، حيث تمثل المناطق الزرقاء والصفراء فقدان واكتساب الإلكترونات، على التوالي. تم أخذ الأسطح المتساوية عند كثافة شحنة بور . (على سبيل المثال) مخططات PDOS لـ و محفزات مع *OOH.
تخفيف تجمع مواقع المعادن تمت معالجة كاتيونات الرصاص من المجموعة الرئيسية بشكل كافٍ مع مجموعات الوظائف S و O في SCDs، مما أدى إلى تشكيل مركب تنسيق معدني، تم تجميعه على ركائز من الكربون الأسود عبر التفاعلات . لذلك، فإن الترابط بين المعادن والكبريت عند الواجهة بين أيونات الرصاص (Pb) وSCDs قد ربط وثبت المواقع الرئيسية، مما قدم سلف معدني موزع على المستوى الذري. ثم تم الحصول على SACs الرصاص الرئيسية مع تنسيق مزدوج مميز من الكبريت والأكسجين من خلال معالجة التحلل الحراري تحت جو واقٍ من غاز الأرجون المتدفق. للمقارنة، تم إعداد سلسلة من عينات التحكم بتنسيقات متباينة.
تمت أيضًا تخليق البيئات تحت ظروف متطابقة بخلاف ذلك ولكن باستخدام سوائل كربونية مختلفة. وتم الإشارة إليها على أنها و ، على التوالي.

كشفت صور المجهر الإلكتروني الناقل (TEM) أن Pb SA/OSC احتفظت إلى حد كبير بالتكوين الكروي للفحم الأسود، على الرغم من حجمها الأكبر قليلاً (الأشكال التكميلية 8a، b). كما هو موضح في الشكل 2b، كانت العينة المستخرجة تمتلك هيكل جرافين طبقي نما بشكل متجانس على ركائز الفحم الأسود، دون الكشف عن أي جزيئات نانوية تحتوي على الرصاص. وبالمثل، تم إجراء الملاحظات في صورة المجهر الإلكتروني الناقل بتقنية الحقل المظلم بزاوية عالية (HAADF-STEM).

ملف الكثافة على طول في (ج). خريطة العناصر EDS لـ Pb SA/OSC، مما يشير إلى توزيعات متجانسة لـ وعناصر C.
(الشكل التوضيحي 8c) أكد الاستنتاج المذكور أعلاه. بالإضافة إلى ذلك، لم تُلاحظ أي قمم بلورية مميزة للرصاص المعدني أو PbS في نمط حيود الأشعة السينية (الشكل التوضيحي 9) لـ Pb SA/OSC، مما يتماشى مع نتائج TEM السابقة. ومن الجدير بالذكر أن نتائج رامان (الشكل التوضيحي 10) كشفت عن الميزة المميزة “ و أشرطة من المواد الكربونية الموصلّة )، مما يشير إلى وجود عيوب وفيرة في المواد الكربونية المستمدة من SCDs، مما يسهل تثبيت الذرات المعدنية المعزولة . تم دراسة الهيكل المسامي لـ Pb SA/OSC بواسطة طريقة بروناوير-إيميت-تيلر (BET)، حيث أظهر مساحة سطح محددة كبيرة وفقًا لطريقة BET (الشكل التكميلي 11). علاوة على ذلك، أظهرت عينات OSC و Pb SA/OC و Pb SA/OSC2.5 و Pb SA/OSC-7.5 أشكالًا متشابهة، وبلورات كربونية وعيوب، مما يدل على التحضير الناجح لمجموعات Pb SACs الرئيسية (الأشكال التكملية 10 و 13-15). يمكن مراقبة التوزيع الأحادي لمركبات Pb مباشرةً بواسطة HAADF-STEM المصحح للانحراف (AC HAADF-STEM). كما هو موضح في الشكل 2c والشكل التكميلي 16، يمكن تمييز النقاط الساطعة الفردية (المعلمة بدوائر حمراء) التي تتوافق مع ذرات Pb المعزولة بوضوح عن مصفوفة الكربون. تم تأكيد التوزيع الذري لـ Pb في Pb SA/OSC بشكل أكبر من خلال رسم خرائط تركيب دالة غاوسي المتداخلة وتحليل ملف الكثافة (الشكل 2d). أظهرت خرائط التحليل الطيفي بالأشعة السينية المشتتة للطاقة (EDS) من الشكل 2e أن و C على الدعامات
كانت موزعة بشكل متساوٍ. علاوة على ذلك، تم قياس المحتوى الفعلي للرصاص على أنه عبر تحليل طيف الانبعاث الضوئي للبلازما المقترنة بالحث (ICP-MS).

لتحليل الهيكل الإلكتروني والذري المحلي لمجموعات الرصاص SACs، تم إجراء امتصاص الأشعة السينية الناعمة القريبة من الحافة (XANES) باستخدام السنكروترون. كان طيف XANES عند حافة S L (الشكل 3a) لمجموعة Pb SA/OSC مهيمنًا بثلاثة قمم ضمن النطاق المتوافقة مع أنواع التنسيق C-S-C، والتي تتوافق مع نتائج عينة SCDs . هذه الملاحظة اقترحت بشكل مقنع تثبيت الكبريت (S) في الإطار الكربوني، وهو ما تم التحقق منه من خلال نتائج مسح طيف الإلكترون السيني (XPS) (الشكل التكميلي 17). في الوقت نفسه، أظهر طيف حافة كربون (الشكل التكميلي 18) أربعة قمم مميزة تقع عند 286.2 إلكترون فولت (القمة A)، 288.1 إلكترون فولت (القمة 289.3 إلكترون فولت (ذروة ) و 293.5 إلكترون فولت (ذروة C)، المنسوبة إلى انتقال الإلكترون الأساسي للكربون في ، و “ حالات غير الرابطة، على التوالي تمت دراسة الكبريت بشكل أعمق بواسطة تقنية عالية الدقة الطيف. كما هو موضح في الشكل 3ب، تم نسب القمة عند 168.3 إلكترون فولت إلى أنواع الكبريتات بينما كانت القمتان عند 165.2 إلكترون فولت و 164.2 إلكترون فولت مرتبطتين بـ و السندات، على التوالي يجدر بالذكر أن هناك قمة عند 163.8 إلكترون فولت تتوافق مع التنسيق كان

وعينات مرجعية. منحنيات التوافق لتناسب EXAFS لـ Pb SA/OSC في فضاء R. نموذج واجهة ذرية تخطيطي لـ Pb SA/OSC. رسوم WT-EXAFS للرصاص رقائق و PbS، على التوالي.
تمت ملاحظته. الدقة العالية يمكن تحليل الطيف إلى ، و “ ، مما يشير إلى تشكيل الروابط (الشكل 3ج). أشارت هذه النتائج إلى أن الرصاص الموزع على المستوى الذري أظهر خصائص نموذجية و بيئات تنسيق مزدوجة.

تم فحص هيكل الامتصاص الدقيق للأشعة السينية الممتدة (EXAFS) للحصول على معلومات هيكلية مفصلة عن SACs من المجموعة الرئيسية. كما هو موضح في الشكل 3d، فإن شدة الخط الأبيض عند الـ “ حافة كان شكل OSC مشابهًا لشكل PbS، مما يدل على أن ذرة الرصاص كانت تتميز بحالة أيونية. تم توضيح طيف EXAFS المحول فوريًا (FT) لـ Pb SA/ OSC والمراجع في الشكل 3e. أظهر العينة قمة سائدة تقع عند حوالي ، يُنسب في الغالب إلى تشتت التنسيق. ومن الجدير بالذكر، وجود ذروة عند حوالي تم نسب Pb SA/OSC إلى تشتت المسار، كما يتضح من طيف FT-EXAFS مقارنة بـ PbS. علاوة على ذلك، غياب الميزة المقابلة لـ الرابطة أثبتت التشتت الذري للرصاص على الإطار الكربوني. كميًا، يمكن الحصول على تكوين التنسيق لذرة الرصاص في محفز Pb SA/OSC من خلال ملاءمة EXAFS، كما هو موضح في الشكل 3f. تشير أفضل نتيجة ملاءمة لبيانات EXAFS في الجدول التكميلي 6 إلى أن ذرة الرصاص المعزولة كانت متشتتة ذريًا على مصفوفة الكربون المضافة معًا ومن المحتمل أن تكون منسقة ضمن مزيج من و أجزاء (يشار إليها بـ ، الشكل 3g). من الجدير بالذكر أن المتوسط
توافقت المسافات بين الذرات في نتائج تركيب EXAFS مع المسافات لـ و في الهيكل لكنه انحرف عن المسافات من و في الهياكل الأخرى لـ Pb SACs، مما يدعم الهيكل الفائق التنسيق لـ Pb SA/OSC. تحويل الموجات (WT) لـ تم إجراء تذبذبات EXAFS عند حافة لتأكيد أحادية الذرات للأنواع الرصاصية في Pb SA/OSC. من مخططات الكنتور WT لمعايير رقاقة الرصاص و PbS (الشكل 3h)، كانت ذروة الشدة عند 3.7 و كانت مرتبطة على الأرجح بـ و ، على التوالي. في المقابل، عرض مخطط الكنتور WT لـ Pb SA/OSC أقصى شدة عند ناتج عن الترابط. ومن ثم، فإن النتائج المذكورة أعلاه تشير بشكل قاطع إلى الخصائص المعزولة والمفرطة التنسيق لأنواع الرصاص في Pb SA/OSC، مما يؤكد أن البيئات الذرية المحلية لمواقع الرصاص الفردية تم تعديلها من خلال هندسة التنسيق.

مختلفًا عن SACs المتنوعة المبلغ عنها في الأدبيات، أظهر مادة Pb SA/OSC المصنوعة خصيصًا مركزًا رئيسيًا مميزًا وتكوينًا فائق التنسيق للكبريت والأكسجين. مستلهمًا من البيئة المحلية المميزة لـ Pb SA/OSC، أداء تم تقييم ORR بعد ذلك باستخدام نظام قياسي مكون من ثلاثة أقطاب مع قطب دائري دوار (RRDE) في -مشبع 0.10 م

الشكل 4 | تقييم نشاط وانتقائية تفاعل اختزال الأكسجين ذو الإلكترونين لـ Pb SA/OSC باستخدام RRDE. أ منحنيات استقطاب اختزال الأكسجين الكهروكيميائية (الخطوط الصلبة) جنبًا إلى جنب مع تيارات الكشف (الخطوط المتقطعة) لـ و OSC في -مشبع 0.10 م محلول كOH. الانتقائية المستندة إلى قياسات RRDE. ج. منحدرات تافل لمختلف المحفزات المستمدة من التيار الحركي لـ الإنتاج. رسم توضيحي تخطيطي للإعداد التجريبي لقياسات ATR-SEIRAS في الموقع. WE القطب الكهربائي العامل، CE القطب الكهربائي المضاد، RE
إلكترود مرجعي. تم جمع طيف ATR-SEIRAS في الموقع على محفز Pb SA/OSC في -مشبع 0.10 م KOH كاثوليت عند إمكانيات مختلفة تتراوح من 0.9 إلى 0.1 فولت مقابل RHE. LSV لـ في إلكتروليت KOH بتركيز 0.10 م مشبع بـ ، أو “ . مخططات التراكم الكهروكيميائي إنتاج المحفزات المعدنية للمجموعة الرئيسية (يسار) ومحفزات المعادن الانتقالية (يمين).

كOH. لدراسة أدوار مركز المجموعة الرئيسية وبنية التناسق الفائق في التأثير على النشاط التحفيزي لـ تم أيضًا تحضير عينات تحكم من OSC خالية من المعادن و Pb SA/OC (مع O كذرة التنسيق الوحيدة). قبل تقييم الانتقائية لـ تم تحديد معامل الجمع لقطب حلقة البلاتين ليكون حوالي 0.37، تم معايرته باستخدام تفاعل الأكسدة والاختزال (الشكل التوضيحي 23) تظهر الشكل 4a منحنيات الفولتمترية المسحية الخطية (LSV) لمختلف المحفزات، مقدمةً إشارات التيار لتقليل الأكسجين (الخطوط الصلبة) والتيار الجزئي المقابل لـ (الخطوط المتقطعة) المسجلة على القطب القرصي والقطب الحلقي، على التوالي. من الواضح أن Pb SA/OSC أظهر أداءً متفوقًا نشاط ORR مقارنة بـ وOSC. أظهر أعلى تيار حلقي (0.204 مللي أمبير عند 0.5 فولت مقابل RHE)، مما يشير إلى توليد أعلى لـ خلال عملية ORR. تم حساب الانتقائية ورسمها كدالة للجهد المطبق في الشكل 4b. في نطاق جهد واسع من 0.30 فولت إلى 0.70 فولت، انتقائية الـ تجاوزت المحفز 90% (بحد أقصى 94%)، مما يبرز انتقائية عالية مسار ORR. بالمقارنة، وأظهرت OSC
أقل بكثير الانتقائية وقيم عدد نقل الإلكترون الأعلى (n) (الشكل التوضيحي 24)، مما يؤكد أهمية هيكل التناسق الفائق في ضبط انتقائية تفاعل اختزال الأكسجين. بالإضافة إلى ذلك، قدم Pb SA/OSC أعلى كثافة التيار ) عند 0.65 فولت (الشكل التوضيحي 25) وأعلى جهد بداية إيجابي ( ) (المحدد كإمكانات كثافة التيار الحلقي لـ )، مقارنةً بعينات Pb SA/OC و OSC.

علاوة على ذلك، تم تحديد ميل تافل لـ Pb SA/OSC ليكون ، أصغر بكثير من تلك الخاصة بـ Pb SA/OC ( ) و OSC ( )، مما يشير إلى حركياته الأكثر ملاءمة لـ تم حساب المساحات السطحية النشطة كهربائيًا (ECSA) من خلال قياس سعات الطبقة المزدوجة ( ) من المحفزات. كما هو موضح في الشكل التوضيحي 26، أظهر عينة Pb SA/OSC حجمًا أكبر قيمة وتوافر أعلى للمواقع النشطة المكشوفة مقارنةً بالمواد المحفزة الأخرى المُعدة، مما يساهم بشكل كبير في أدائها المتفوق في الإنتاج. الـ نشاط ORR لـ تمت دراسة المحفز بشكل أعمق في إلكتروليت محايد (0.10 م محلول ملحي مخفف بالفوسفات، PBS، كما هو موضح في الملحق

الشكل 27، أظهرت تيار استجابة الأكسدة العالي (0.56 مللي أمبير عند 0.1 فولت مقابل RHE) والانتقائية ( ضمن النطاق المحتمل لـ لنا. RHE. لتأكيد دور بيئة التنسيق في الانتقائية التحفيزية، أداء ORR لـ تمت دراسة عينات بمحتويات مختلفة من الكبريت. جميع العينات قدمت نتائج مرضية. كثافة التيار ونافذة الجهد التشغيلية (الشكل التكميلي 28)، وأظهر محفز Pb SA/OSC بمحتوى S الأمثل أفضل انتقائية لـ نشاط ORR.

لكشف عن الوسيط الرئيسي للأكسجين الممتص (*OOH) على Pb SA/OSC أثناء التحليل الكهربائي تم إجراء اختبارات الطيف الكهرومغناطيسي الممتد المعزز بالانعكاس الكلي المخفف في الموقع (ATRSEIRAS) (الشكل 4d). ومن المثير للإعجاب، تم رصد نطاق امتصاص جديد عند حوالي ظهر عند تطبيق جهد أقل من 0.8 فولت مقابل RHE (الشكل 4e). يمكن أن يُعزى هذا النطاق الامتصاصي المميز على Pb SA/OSC إلى اهتزاز الشد لـ * OOH ، وهو ما يتماشى مع الدراسات السابقة . بالإضافة إلى ذلك، فإن نطاق الامتصاص عند حوالي نُسِبَ إلى وضع الشد للأكسجين الجزيئي الممتص تظهر النتائج التجريبية المؤشرة أن نطاق الاهتزاز لـ *OOH قد شهد انخفاضًا إلى (الشكل التكميلي 31)، مما يشير إلى مشاركة ذرة الهيدروجين ويؤكد أصل *OOH. بشكل عام، دعمت نتائج ATR-SEIRAS المعتمدة على الجهد الوساطة *OOH مسار ORR على المحفزات المعدة (الشكل التوضيحي التكميلي 32).

لتقييم المجموع المتراكم من الضروري تقييم التفاعل الجانبي المتتالي بشكل كمي تفاعل اختزال على نفس المحفز . التجارب الكهروكيميائية لـ تمت في -مشبع 0.10 م كOH بتركيزات متغيرة من . كما هو موضح في الشكل 4f، معدل أظهر الاختزال الكهربائي على Pb SA/OSC زيادة طفيفة فقط مع زيادة الجهد الزائد و الكثافة الحالية لـ على Pb SA/OSC كان أقل من عندما تجاوز الجهد 0.40 فولت مقابل RHE، مما يشير إلى نشاط محدود لمواقع المجموعة الرئيسية لـ Pb SA/OSC تجاه تمت ملاحظة نتائج مماثلة لمحفزات المجموعة الرئيسية خلال عملية ORR . لذلك، تم تحديد محفز Pb SA/OSC كمرشح واعد للغاية لـ الإنتاج بسبب حداثته نشاط ومرتفع الانتقائية خلال عملية تقليل الأكسجين. وبالتالي، فإن المعدل الصافي لـ الإنتاج (أي، معدل الإنتاج ناقص معدل الاختزال الكهربائي لـ يمكن الحفاظ على مستوى مرتفع بما فيه الكفاية من Pb SA/OSC حيث أن تركيز تراكم. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤدي تفاعلات فنتون المحتملة التي تحفزها مواقع المعادن الانتقالية إلى استنفاد المتراكم. وتقوض متانة القطب الكهربائي على عكس مواقع المعادن الانتقالية، فإن مواقع المعادن من المجموعة الرئيسية تمتلك بشكل طبيعي نشاطًا أقل تجاه تفاعلات فينتون. كما هو موضح في الشكل التوضيحي 35، لم تُلاحظ أي إشارات مميزة لجذور الهيدروكسيل الناتجة عن تفاعلات فنتون في طيف EPR لـ Pb SACs خلال عملية ORR. وبالتالي، من المتوقع أن تكون المحفزات الخاصة بـ ORR المستندة إلى مواقع المعادن الرئيسية خيارًا جذابًا للتخفيف من تفاعلات فنتون خلال الإنتاج. بشكل عام، يُظهر محفز Pb SA/OSC إمكانيات كبيرة في تلبية المتطلبات للتراكم. الإنتاج من خلال القمع وتفاعلات فينتون (الشكل 4g).

مستوحاة من الانتقائية الملحوظة لتفاعل اختزال الأكسجين 2e- والإمكانات لـ تم استخدام إنتاج محفز Pb SA/OSC، وقطب غاز منتشر (GDE) وخلية كهربائية مخصصة للتدفق لأغراض عملية. التخليق. كما هو موضح في الشكل 5a، تم إجراء LSV في البداية في إعداد خلية تدفق في 1 م KOH مع يدوي تعويض iR كما هو موضح في الشكل 5b، أظهر محفز Pb SA/OSC كثافة تيار أعلى بكثير مقارنة بـ وOSC، مما يشير إلى الدور الحاسم لبيئة التنسيق لـ في التحليل الكهربائي. ثم تم إجراء تجارب التحليل الكهربائي على نطاق واسع.
عند كثافات تيار مختلفة تتراوح من 50 إلى لتقييم الأسعار الإنتاج. التركيز المتراكم لـ تم تحديدها في الكاثوليت باستخدام طريقة الكميّة اللونية (الشكل التكميلي 39). من المهم أن كفاءات فاراداي (FEs) لـ لـ الجيل ظل فوق عبر نطاق كثافة التيار المطبق (الشكل 5d). عندما تكون تركيز يتجمع في الإلكتروليت، كثافة عالية من يؤدي إلى التحلل الذاتي أو بشكل مثير للإعجاب، خلال التحليل الكهربائي بالجملة في (الشكل 5ج)، تركيز المتراكم زاد تقريبًا بشكل خطي وبلغ ) بعد ساعتين من التحليل الكهربائي. الأداء المتفوق لـ أشار محفز OSC إلى أن المواقع الرئيسية للمجموعة ذات بيئة تنسيق محلية منظمة منعت بشكل فعال التحلل الذاتي أو المزيد من الاختزال الكهروكيميائي الناتج. . تتماشى هذه النتيجة مع الملاحظات التي تم الحصول عليها من قياسات EPR تجارب تفاعل الاختزال، مما يؤكد الحد الأدنى من فنتون و نشاط الـ . علاوة على ذلك، تشير الحسابات إلى أن الجزيئات يمكن أن يتم استقراره وتراكمه عند واجهة الصلب-السائل لـ OSC، مما يمنع بشكل فعال تحلل . من الجدير بالذكر أن “ أظهرت FEs فقط اتجاه انخفاض طفيف (من 97% إلى 91%) خلال التحليل الكهربائي عند تيار ثابت في .

علاوة على ذلك، أظهر محفز Pb SA/OSC أداءً عاليًا معدل الإنتاج عند كثافات تيار مختلفة تتراوح من 50 إلى (الشكل 5e). عند معدل الجيل وصل ، مما يضعه ضمن أفضل أداء لمحفزات ORR المتطورة (الجدول التكميلي 7) لتحقيق استقرار Pb SA/OSC، تم إجراء التحليل الكهربائي على المدى الطويل عند كثافة تيار ثابتة من . كما هو موضح في الشكل 5f، فإن هناك ارتفاعاً FE (أعلى تم الحفاظ على ( ) دون تدهور ملحوظ لمدة لا تقل عن 100 ساعة، مما يتيح إنتاجًا مستمرًا ومستقرًا لـ ، وهو أمر حاسم للتطبيقات الصناعية. الشكل، وتشتت الرصاص الذري، وبلورية الكربون لـ تم الحفاظ على OSC بشكل جيد بعد اختبار الاستقرار (الأشكال التكميلية 44-46). وهذا يبرز الاستقرار الهيكلي للعامل المساعد من أجل ORR. علاوة على ذلك، أظهرت النتائج التي تم الحصول عليها من ICP-MS تسربًا ضئيلًا لكل من Pb و S (حوالي من الرصاص و من S في Pb SA/OSC) إلى الإلكتروليت الكتلي بعد 6 ساعات من التحليل الكهربائي المستمر.

أظهر محفز Pb SA/OSC أداءً مثيرًا للإعجاب في التخليق الكهربائي لـ لتقييم تطبيقاته العملية بشكل أكبر، قمنا بدمج ما تم الحصول عليه حل مع تحويل الكربوهيدرات المشتقة من الكتلة الحيوية لإنتاج حمض الفورميك (HCOOH). وقد أفادت الدراسات السابقة أن الكربوهيدرات المشتقة من الكتلة الحيوية يمكن تحويلها إلى حمض الفورميك، وهو مهم حامل، من خلال الأكسدة الهيدروحرارية في وجود وقلوي باستخدام تحويل الجلوكوز إلى HCOOH كمثال تمثيلي، تم الحصول على عائد مرتفع من HCOOH باستخدام القلويات كعامل حفاز و كعامل مؤكسد. لعب القلوي دورًا حاسمًا في تسهيل الأكسدة الانتقائية ومنع الأكسدة المفرطة لـ HCOOH المتكون (الشكل التكميلي 47). في هذا الصدد، الحل الذي تم الحصول عليه من خلال التخليق الكهربائي قدم منصة مثالية لتحويل الكربوهيدرات المشتقة من الكتلة الحيوية، حيث زودت كل من القلويات و في الوقت نفسه. المتراكم محلول (1358 مليمول) تم الحصول عليه عن طريق التحليل الكهربائي الكتلي تم استخدامه لمدة ساعتين في الأكسدة الهيدروحرارية للجلوكوز عند درجات حرارة مختلفة. للمقارنة، تجاري تم استخدام كمية محسّنة من KOH تحت نفس الظروف للتفاعلات المذكورة أعلاه. كما هو موضح في الشكل 5g، تم إنتاج كلاهما كهربائيًا الحل والتجاري حقق عوائد استثنائية من HCOOH (أكثر من ) عند درجات حرارة تبلغ 150 و بالإضافة إلى ذلك، لوحظ انخفاض طفيف في إنتاج HCOOH عند درجة حرارة أقل. الذي تم إنتاجه بواسطة التحفيز الكهربائي يمكن تطبيق الحل مباشرة على تحويل الكربوهيدرات المشتقة من الكتلة الحيوية دون الحاجة إلى معالجة إضافية.

انحراف ثلاث قياسات مستقلة. e معدل الإنتاج OSC مقارنةً بالعوامل المحفزة الكهربائية المتطورة المبلغ عنها. اختبار الاستقرار و انتقائية محفز Pb SA/OSC تحت ، مع تجديد الإلكتروليت كل 6 ساعات خلال الاختبار. غ إنتاج حمض الفورميك من أكسدة الجلوكوز بواسطة المنتج والتجاري عند درجات حرارة مختلفة.

باختصار، قمنا بتطوير محفز كهربائي ذي ذرة واحدة من المجموعة الرئيسية يتميز بمواقع الرصاص (Pb) المتناسقة بشكل فائق مع الكبريت (S) والأكسجين (O) والمثبتة في هياكل كربونية من خلال نهج التحلل الحراري المدعوم بنقاط كربونية. من خلال الهندسة المدروسة لبيئات التنسيق لمواقع المجموعة الرئيسية، أظهرت محفزات Pb SA/OSC أداءً ملحوظًا في ORR نحو مع انتقائية عالية تصل إلى . علاوة على ذلك، كثافات التيار الصناعية تصل إلى مع لـ تم تحقيق الإنتاج بمعدل مثير للإعجاب في خلية تدفق كهربائية تعتمد على GDE في وسط قلوي، متجاوزًا أداء معظم التقنيات الحديثة. محفزات ORR. حافظ محفز Pb SA/OSC على استقرار كافٍ دون انخفاض واضح في الإنتاج وكفاءة فاراداي خلال 100 ساعة من التحليل الكهربائي المستمر. ومن الجدير بالذكر أن النشاط الخامل لمجموعات الرصاص الرئيسية SACs هو لـ وتفاعلات شبيهة بفينتون، تركيز المتراكم حل
وصلت إلى 1358 مليمول مع كفاءة عالية خلال التحليل الكهربائي الكتلي. علاوة على ذلك، فإن الناتج تم استخدام الحل بنجاح في الأكسدة الهيدروحرارية للجلوكوز المشتق من الكتلة الحيوية المتجددة، مما أدى إلى تحقيق عائد استثنائي من HCOOH (أكثر من تشير الدراسات التجريبية والنظرية المجمعة إلى أن الأداء التحفيزي المتفوق لـ Pb SA/OSC في يمكن أن يُعزى ORR إلى “ البيئات الدقيقة المنظمة بواسطة التنسيق الفائق الأجزاء. يقدم هذا العمل طريقًا واعدًا لتصميم محفزات ORR لمعالجة معضلة إنتاج الاستنفاد في التحليل الكهربائي وقد يفتح الباب للإنتاج الأخضر لحمض الفورميك من الكتلة الحيوية المتجددة.

أسيتالدهيد (محلول مائي 40%)، هيدروكسيد الصوديوم، هيدروكسيد البوتاسيوم، حمض الهيدروكلوريك، خلات الرصاص (II) ثلاثي الهيدرات ) ،
تم توفير الجلوكوز والإيثانول اللامائي من شركة سينوفارم للمواد الكيميائية، الصين. تم شراء حمض 2-ميركابتوبروبيونيك (98%) وأكسيد التيتانيوم (IV) – هيدرات حمض الكبريتيك (93%) من شركة ماكلين، الصين. محلول نافيون ( تم توفيره من قبل شركة سيغما-ألدريتش، الولايات المتحدة الأمريكية. تم شراء الكربون الأسود (فولكان XC-72) من شركة كابوت، الولايات المتحدة الأمريكية. تم استخدام جميع المواد الكيميائية والمركبات مباشرة كما تم استلامها دون مزيد من التنقية.

تم تحضير النقاط الكربونية المضافة بالكبريت (SCDs) باستخدام طريقة تكثيف الألدول عالية الكفاءة في درجة حرارة الغرفة. في إجراء تحضير نموذجي، تم إذابة 5 مل من حمض 2-ميركابتوبروبيونيك في 40 مل من الأسيتالديهيد. ثم، تم إضافة 15 جرام من NaOH ببطء وتم التحريك لمدة 2.5 ساعة. المنتج الذي تم الحصول عليه بعد انتهاء التفاعل تم تعريضه للموجات فوق الصوتية مع كمية معينة من الماء المنزوع الأيونات لمدة 30 دقيقة. تم طرد محلول مائي من المنتج الخام باستخدام جهاز الطرد المركزي. لمدة 10 دقائق لإزالة الجسيمات الكبيرة أو المتجمعة. تم جمع السائل العلوي ونقله إلى كيس غسيل الكلى (MWCO: 3500 دالتون) ليتم غسله لمدة يومين.

تم إعداد عينات SCDs بمحتويات مختلفة من الكبريت باستخدام إجراء مشابه باستثناء تغيير كمية حمض 2-ميركابتوبروبيونيك. ، و 7.5 مل. يتم الإشارة إليها على أنها OCDs و SCDs-2.5 و SCDs-7.5، على التوالي.

في تخليق نموذجي لمحفز Pb SA/OSC، تم أولاً تحضير محلول سلفيد الرصاص عن طريق إذابة في لتحقيق محلول مخزون. بعد ذلك، تم توزيع 300 ملغ من SCDs المنقاة في 50 مل من تحت تأثير الموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق للحصول على محلول SCDs. ثم، 1 مل من تم إضافة 300 ملغ من Vulcan XC-72 في الإيثانول (10 مل) إلى المحلول المذكور أعلاه، تلا ذلك عملية الصوتنة لمدة 15 دقيقة. بعد ذلك، تم تجفيف المحلول المختلط أعلاه أولاً عن طريق التبخر الدوراني ثم في فرن مفرغ. . تم تسخين المسحوق الأسود الناتج إلى معدل التسخين، ) لمدة ساعتين في تدفق النيتروجين. بعد الغسل الشامل بالماء والإيثانول، تم تعريض المساحيق المجففة للتلدين عند درجات حرارة عالية في معدل التسخين، ) لمدة ساعتين في تدفق النيتروجين. بعد أن تم تبريده بشكل طبيعي إلى درجة حرارة الغرفة، تم الحصول على محفز Pb SA/OSC.

لـ وبالنسبة لعينات Pb SA/OSC-7.5، فإن عملية التخليق هي نفسها كما في Pb SA/OSC، ولكن النقاط الكربونية المضافة لها الكبريت هي SCDs-2.5 وSCDs-7.5، على التوالي. علاوة على ذلك، تم تحضير عينة OSC بنفس الإجراء الموصوف لـ Pb SA/OSC ولكن دون إضافة أي سلف Pb.

لتحضير محفز Pb SA/OC، تم توزيع 300 ملغ من OCDs المنقاة في 50 مل من تحت تأثير الموجات فوق الصوتية لمدة 10 دقائق للحصول على محلول OCDs. ثم، 1 مل من تم إضافة 300 ملغ من Vulcan XC-72 في الإيثانول (10 مل) إلى المحلول المذكور أعلاه، تلا ذلك عملية الصوتنة لمدة 15 دقيقة. بعد ذلك، تم تجفيف المحلول المختلط أعلاه أولاً عن طريق التبخر الدوراني ثم في فرن مفرغ. . تم تسخين المسحوق الأسود الناتج إلى معدل التسخين، ) لمدة ساعتين في تدفق النيتروجين. بعد الغسل الشامل بالماء والإيثانول، تم تعريض المساحيق المجففة للتلدين عند درجات حرارة عالية في معدل التسخين، ) لمدة ساعتين في تدفق النيتروجين. بعد أن تم تبريده بشكل طبيعي إلى درجة حرارة الغرفة، تم الحصول عليه.

تمت دراسة مورفولوجيات المحفزات الكهربية باستخدام مجهر إلكتروني نافذ (TEM) مع مجهر (7700، شركة هيتاشي، اليابان) بجهد تسريع قدره 100 كيلو فولت. تم الحصول على صور مجهرية بتصحيح الانحراف من نوع HAADF-STEM ورسم خرائط العناصر باستخدام جهاز STEM (JEM-ARM200CF، شركة جيول، اليابان).
تم دمجها مع مصححات انحراف كروي مزدوج تعمل عند 200 كيلو فولت. تم تسجيل قياسات حيود الأشعة السينية (XRD) على جهاز حيود Rigaku Miniflex-600 باستخدام الإشعاع ) بحجم خطوة وزمن العد 0.5 ثانية. تم جمع طيف الإلكترونات الضوئية بالأشعة السينية (XPS) باستخدام مجهر أشعة سينية مسح (PHI 5000 Verasa، ULAC-PHI Inc.، الولايات المتحدة الأمريكية) باستخدام إشعاع Al Ka وقمة C1s عند 284.8 eV كمعيار داخلي. تم أخذ الأطياف رامان باستخدام جهاز طيف رامان (LabRAM HR Evolution، شركة هوريبا، اليابان) مزودًا بالليزر الأخضر الذي ينبعث عند 532 نانومتر. تم إجراء تحليل عنصري للرصاص في العينات الصلبة التي تم تحليلها باستخدام مطياف الكتلة المتصل بالبلازما المحفزة (ICP-MS).

تم إجراء طيف امتصاص الأشعة السينية الناعمة (Soft-XAS) في محطة نهاية التحفيز وعلوم السطح في خط الأشعة BL11U ومحطة نهاية الانبعاث الضوئي في خط الأشعة BL10B في المختبر الوطني للأشعة السينية المتزامنة (NSRL) في هيفي، الصين. تم إجراء قياسات طيف امتصاص الأشعة السينية الدقيقة (XAFS) في الـ “ -الحافة. تم جمع البيانات في خط الشعاع BL14W1 في منشأة الإشعاع السنكروتروني في شنغهاي (SSRF)، الصين. تم تشغيل حلقة التخزين عند 3.5 جيجا إلكترون فولت مع أقصى تيار إلكتروني قدره تم استخدام الرقائق و PbS كمرجع. تم تسجيل بيانات طيف الامتصاص القريب من حافة الأشعة السينية (XANES) في وضع الفلورية. تم تلوين الأشعة السينية الصلبة باستخدام بلورات مزدوجة من السيليكون (111). تم استخراج ومعالجة بيانات EXAFS المكتسبة وفقًا للإجراءات القياسية باستخدام وحدة ATHENA المدمجة في حزمة برامج IFEFFIT. تم الحصول على طيف EXAFS الموزون عن طريق طرح الخلفية بعد الحافة من الامتصاص الكلي ثم تطبيعها بالنسبة لخطوة قفزة الحافة. بعد ذلك، -مرجح البيانات في -مساحة تتراوح من تم تحويلها باستخدام تحويل فورييه إلى الفضاء الحقيقي (R) باستخدام نوافذ هانينغ ) لفصل مساهمات EXAFS من قذائف التنسيق المختلفة. تم إجراء قياسات طيف الامتصاص تحت السطح المعزز بالأشعة تحت الحمراء المنعكسة الكلية المخففة (ATRSEIRAS) على جهاز نيكوليت جهاز مطياف FT-IR iS50 (شركة ثيرمو ساينتيفيك، الولايات المتحدة الأمريكية) مزود بكاشف MCT.