电极

PSS能够避免这一问题，但加入多巴胺后，电极进一步获得了优先氧化保护作用，因此表现出更加稳定的运行特性。

这种“先识机理，再选结构”的思路，为氧电极设计提供了一个可迁移的方法论。

需要强调的是，该研究并不是要否定“高比表面积”策略的普遍价值，而是提示：电极设计应首先识别反应的主要限制步骤，再选择与之匹配的微观结构。

长期以来，氧电极设计有一条常见的经验法则：比表面积越大，活性位点越多，性能越好。

P-DA电极的界面黏附强度明显提高，说明多巴胺中的儿茶酚、胺基等功能基团能够增强电极膜与基底之间的化学和物理相互作用。

多巴胺增强电极界面黏附和湿态稳定性的作用

IIIFe(OTf)₃增强Mn-HCF电极的电化学性能

Mn-HCF电极在e,fWISE-17.6M和h,iWISE-Fe(OTf)₃/17.6M中循环500次后的EDS面扫和STEM线扫描图像。

Mn-HCF电极在不同电解液体系中的结构变化与电化学性能。

aMn-HCF电极在不同电解液中充电/放电过程结构变化的对比。

d,g分别为在WISE-17.6M和WISE-Fe(OTf)₃/17.6M中循环后Mn-HCF电极的粉末X射线Rietveld精修图。

eMn-HCF电极分别在WISE-17.6M和WISE-Fe(OTf)₃/17.6M中,2Ag⁻¹下的循环性能。

不同Fe³⁺浓度电解液的表征及循环后Mn-HCF电极的结构表征。

研究团队选择具有较高CO₂溶解度、氢键受体能力和阴极稳定性的二乙二醇二甲醚(DiG)，将其限域在Cu催化层与Nafion保护层之间，形成Naf/DiG/Cu电极。

P-DA电极在离体经皮递送和生物相容性方面的表现

结果显示，P-DA电极能够产生更强的皮肤荧光信号，并在多次使用后保持较好的递送能力。

进一步的Franz扩散池实验表明，P-DA电极能够支持带正电和中性小分子的运输；

PSS以benzoid构型为主，而P-DA电极中quinoid构型的比例更高。

PSS分散液中，制备了一系列P-DA电极。

PSS电极容易吸水、膨胀并发生界面脱层，而P-DA电极能够保持更强的界面结合和更稳定的结构。

PSS电极相比，P-DA电极的恒流工作时间和总工作时间均明显增加。

PSS相比，P-DA电极能够更长时间保持较高比例的quinoid构型。

不过，研究进一步发现，P-DA电极在工作初期出现了约0.4V的额外电压平台。

与此同时，P-DA电极的工作电压变化更加缓慢，说明其在水分和持续电流共同作用下仍能维持相对稳定的界面状态。

为了对P-DA电极实际应用性能进行验证,在图5中，研究团队使用离体猪皮和荧光模型化合物，比较P-DA、未改性PEDOT:

图3从分子结构和薄膜形貌两个层面解释了多巴胺增强P-DA电极的原因。

在猪皮实验中，P-DA电极产生的荧光信号在第一次使用时约为未改性PEDOT:

循环伏安测试进一步表明，P-DA电极的最大电流密度由未改性PEDOT:

由于聚合物链的有序堆叠有利于电子和空穴传输，因此这种结构变化可以解释P-DA电极电化学响应增强的部分原因。

电化学阻抗谱结果也支持这一判断，P-DA电极表现出更好的湿态界面稳定性。

电压—时间曲线显示，P-DA电极在运行初期具有一个与多巴胺氧化相关的低电压平台，随后进入较长时间的稳定工作阶段。

相比之下，P-DA电极在相同条件下仍保持较为致密的层状结构，表明多巴胺能够帮助电极抵抗运行过程中的结构松散化。

相比之下，P-DA电极在相同条件下没有表现出明显的水致变形或界面分离，能够保持较好的结构完整性。

研究还观察到，P-DA电极在持续工作约40分钟后，其初始明显的多巴胺氧化还原峰逐渐减弱。

研究通过调节多巴胺浓度，比较不同P-DA电极的恒流工作时间、总运行时间和电化学响应。

结果显示，P-DA电极在pH5.2和pH7.4条件下具有相近的氧化行为和运行时间。

结果显示，P-DA电极的剥离强度为194.64Nm⁻¹，而未改性PEDOT:

综合图3和图4的结果，研究提出了多巴胺增强P-DA电极的整体机制。

虽然在酸性环境下溶液电阻略有变化，但整体阻抗谱和工作稳定性没有明显改变，说明P-DA电极能够适应一定范围内的皮肤相关pH环境。

共聚焦显微镜结果显示，P-DA电极处理后的猪皮切片中荧光信号更加明显。

在生物相容性方面，研究通过活/死染色评价了细胞在P-DA电极表面的存活情况。

在连续更换猪皮样品的实验中，P-DA电极仍能维持有效递送，整体运行时间最长达到约120分钟。

定量分析表明，在第一次使用时，P-DA电极的药物递送荧光强度约为未改性PEDOT:

P-DA电极具有更长的工作寿命和更强的湿态稳定性。

P-DA电极改善了离体皮肤中的模型化合物递送。

PSS，制备出适用于柔性离子电渗贴片的P-DA电极，无需复杂的多步合成或特殊设备。

在低电流密度下，P-DA电极的工作时间可达到约15小时；

因此，ASEI修饰的锂金属电极在面容量为10mAhcm⁻²、电流密度为20mAcm⁻²的条件下，可维持低过电位超过300h，同时在LiFePO₄(LFP)‖Li和LiNi₀.₈Co₀.₁Mn₀.₁O₂(NCM811)‖Li全电池中展现出卓越的倍率性能和长期循环稳定性。

南京工业大学：质子陶瓷电池氧电极“大晶粒”设计新思路—机理匹配，而不是电极比表面积“越高越好”-清华大学出版社学术期刊的博文南京工业大学：质子陶瓷电池氧电极“大晶粒”设计新思路—机理匹配，而不是电极比表面积“越高越好”精选

在质子传输受限的情况下，构建连续的体相传导通道，可能比单纯增加比表面积更为关键。

BaCoO3基钙钛矿是备受关注的氧电极材料，但它也存在一些本征问题：热循环过程中可能发生相变并产生微裂纹，单元素掺杂有时会加剧晶格畸变，高温烧结时甚至出现不可逆的结构退化。

于晓乐，南京工业大学材料科学与工程学院博士研究生，主要研究方向为质子陶瓷燃料电池电极材料与电解质材料。

本文的结论应当被理解为“在该体系中、基于当前证据的机制解释”，而不是对所有电极材料的一般性定论。

PSS电极性能的影响。

然而，离子电渗系统的长期稳定运行高度依赖电极性能。

从“反应步骤限速”出发设计电极微观结构：本研究不是简单比较不同形貌电极的性能，而是先通过电导率弛豫、电化学阻抗谱/DRT等手段，判断体系更接近哪种PC-ORR路径；

再根据反应限制步骤，选择与之匹配的电极微观结构。

南京工业大学材料科学与工程学院崔升教授、葛林副教授团队在JournalofAdvancedCeramics发表研究论文，以Sc-Ce共掺杂BaCoO3体系（BCSCe）为例，尝试回答一个问题：氧电极的微观结构，是否应该由反应机理来决定？

总结与展望：本研究的主要贡献不在于“发明了一种新材料”，而在于提供了一个更一般的设计思路：电极微观结构设计，应服从于反应机理和速率控制步骤；

②加氢‑脱氢路径：质子直接参与电极反应，体相质子传输可能成为主要限制因素。

但问题在于：如果电极反应的控速步骤不在表面，而在体相质子传输，那么“高比表面积”带来的大量纳米晶界，是否会阻断质子传导？

在BaCoO3基体系中，Sc-Ce共掺杂带来了原位双相结构，也改变了质子参与电极反应的方式。

研究结果表明，在本文研究的BCSCe体系中，当电极反应更倾向于受质子传输影响时，微米级大晶粒电极比纳米电极表现出更好的质子摄取能力、更高的质子电导率和更优的单电池性能。

近年来，有学者提出了质子耦合氧还原反应（PC-ORR）路径分类的分析框架，将氧电极反应大致归为两类：

这说明质子直接参与了电极反应，该体系更倾向于“加氢-脱氢”路径，体相质子传输对电极过程有重要影响。

需要再次强调，质子陶瓷电池氧电极的反应机理目前仍是领域内活跃的研究方向，不同材料体系之间也可能存在明显差异。

但这条法则隐含一个前提——电极反应的速率控制步骤发生在材料表面。

PSS电极的分子结构、电化学稳定性和湿态界面黏附性，并将这些材料优势转化为更稳定的离体经皮递送效果。

PSS电极，通过相对简单的制备方法，同时改善电极的分子结构、电化学稳定性和界面黏附性。

然而，在实际离子电渗过程中，电极失效往往由多种因素共同造成，包括持续氧化、聚合物结构变化、吸水膨胀以及湿态界面脱层。

相比之下，P-DA电极在相同条件下仍保持较为致密的层状结构，表明多巴胺能够帮助电极抵抗运行过程中的结构松散化。

因而，纳米化、浸渍、原位析出等策略被广泛用于增加电极的比表面积。

PSS电极相比，P-DA电极的恒流工作时间和总工作时间均明显增加。

PSS能够避免这一问题，但加入多巴胺后，电极进一步获得了优先氧化保护作用，因此表现出更加稳定的运行特性。

传统银/氯化银（Ag/AgCl）电极在持续电流作用下容易在表面形成具有阻隔作用的反应层，导致工作电压升高、有效电流下降，并最终造成药物递送效率降低。

研究认为，水分进入电极—基底界面后，会削弱界面结合，并在电极吸水膨胀产生的应力作用下诱发脱层。

P-DA电极的界面黏附强度明显提高，说明多巴胺中的儿茶酚、胺基等功能基团能够增强电极膜与基底之间的化学和物理相互作用。

多巴胺增强电极界面黏附和湿态稳定性的作用