Снижение барьеров для применения спектроскопии электрохимического импеданса в химии материалов

Спектроскопия электрохимического импеданса (EIS) — широко применяемый электрохимический, аналитический и неинвазивный метод исследования материалов, позволяющий с большей разрешающей способностью, чем другие распространённые электрохимические методы, такие как циклическая вольтамперометрия (CV) и хроноамперометрия, оценивать вклад, эффективность и величину различных компонентов электрической цепи. EIS можно использовать для изучения механизмов поверхностных реакций, оценки кинетики и массопереноса, а также степени коррозии проводящих материалов — и это лишь некоторые из возможных применений. Поэтому в настоящем обзоре рассмотрен широкий спектр физических свойств материалов, которые можно исследовать с помощью EIS, включая суперконденсаторы, солнечные элементы, сенсибилизированные красителем (DSSC), проводящие покрытия, сенсоры, самоорганизованные монослои (SAMs) и другие материалы. Руководство предназначено для начинающих исследователей и специалистов среднего уровня подготовки, проводящих исследования методом EIS, и призвано способствовать более широкому применению этого метода для характеристики материалов. Сначала изложены основные теоретические сведения о EIS, включая планирование эксперимента, отклик сигналов и приборное оснащение. Затем рассмотрены основные способы графического представления данных EIS: диаграммы Найквиста, фазового угла Боде, амплитуды Боде, ёмкости и Рэндлса. Далее приведены подробные пошаговые объяснения соответствующих расчётов, выполняемых на основе этих графиков, а также конкретные примеры из литературы, демонстрирующие практическое применение EIS для характеристики различных типов материалов. Кроме того, обсуждены разнообразные области применения EIS в исследованиях материалов.