探针式原位微分电化学池

微分电化学质谱仪（Differential Electrochemical Mass Spectrometry，简称DEMS）是一种原位电化学方法，通过检测挥发性产物，可以获得界面的定性、定量信息，成为研究电化学反应机理的重要工具之一。DEMS系统将电化学反应装置与质谱仪连用，由电化学反应产生的挥发性产物从疏水透气的膜接口进入质谱仪的真空系统管路中，通过质谱仪获得不同质荷比离子的电流随时间的变化。在电化学反应机理研究中，循环伏安法（CV）是一种较为常用的电化学手段，从获得的CV图形中可以获得丰富的电化学信息，因此，CV被频繁地用于DEMS研究中。利用DEMS进行电化学研究时，由质谱仪检测 CV 扫面过程中所生成的挥发性产物的离子电流信号随时间的变化，再通过时间轴向电势轴的变换即获得离子电流随电势变化的图形 （MSCV），为电催化反应机理研究提供更全面更深入的信息。

图1：探针式原位微分电化学质谱仪原理图

结构组成：质谱采样探针和玻璃电化学池组成。

工作原理：质谱采样探针正对着玻璃电化学池中的工作电极，工作电极上产生的产物经由探针端部滤膜进入到质谱仪从而被检测到。配置视频显微镜精确调节采样探针与工作电极之间的距离。

性能优点:

1. 流动或静止体系

2. 高收集效率，高灵敏度

3. 特别适用于单晶电极

4. 可与表面增强红外联用实现多联用  

应用案例：

图2：Liquidphase conversion of ethanol using Rh/C catalyst. (b, c) liquid-phase product analysis using online DEMS. J. Am. Chem. Soc. 2019，DOI: 10.1021/jacs.8b13115

图3：Simultaneouslyrecorded cyclic voltammogram (CV) (a) mass spectrometric CV (MSCV) for m/z = 91 (b)MSCVfor m/z = 58 

(c) on a carbon paper cathode in 0.1 M DMF + 0.1 M Bu4PBF4 at a scan rate of 5 mV/s, and proposed reaction mechanism

 (d)ACSCatal. 2019, 9, 4699−4705