該研究主要提出了一種利用原位紫外-可見(jiàn)吸收光譜（UV-Vis）的方法來(lái)區(qū)分電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)理以及量化分析了他們所選的一種體系——Ti₃C₂T_x在酸性電解液中贗電容行為轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，發(fā)現(xiàn)其與原位XAS結(jié)果非常相近。

在本研究中，研究組首先選取了三種典型的電化學(xué)儲(chǔ)能體系，分別是鈦酸鋰在1M高氯酸鋰/乙腈中（電池類(lèi)儲(chǔ)能）、Ti₃C₂T_x在1M硫酸電解液中（贗電容儲(chǔ)能）以及Ti₃C₂T_x在1M硫酸鋰溶液中（雙電層電容儲(chǔ)能）。對(duì)這三種體系進(jìn)行了原位UV-Vis器件的循環(huán)伏安圖測(cè)試，并使用MUSCA方法對(duì)其進(jìn)行重建，結(jié)果如圖1所示。值得注意的是，該器件的循環(huán)伏安圖與文獻(xiàn)報(bào)道的結(jié)果非常一致，從而證明了我們對(duì)其進(jìn)行電化學(xué)測(cè)試的合理性。

對(duì)所得到的原位UV-Vis光譜進(jìn)行進(jìn)一步分析（例如，對(duì)Ti₃C₂T_x在780nm處吸收峰的峰值進(jìn)行微分處理），并將其與施加電壓或存儲(chǔ)電荷量相結(jié)合作圖，可以清晰地展示出三種電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)理所得到的曲線有著顯著的差異（詳見(jiàn)圖2）。其中，雙電層電容機(jī)理在整個(gè)過(guò)程中吸收值基本保持線性，并與電壓/電荷變化呈現(xiàn)出一致的趨勢(shì)；贗電容機(jī)理會(huì)在發(fā)生表面氧化還原反應(yīng)的地方斜率增大；而電池機(jī)理則在電子轉(zhuǎn)移和氧化還原過(guò)程中斜率急劇增大。通過(guò)這些特征的分析，我們初步證明了原位UV-Vis技術(shù)可以用于區(qū)分這三種常見(jiàn)的電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)理。

進(jìn)一步對(duì)比每種體系原位UV-Vis光譜特征值處的吸收值變化（詳見(jiàn)圖3），并引入兩種新的電化學(xué)體系進(jìn)行對(duì)比，可以明顯區(qū)分出三種電化學(xué)機(jī)理之間的差別。同時(shí)，這也證實(shí)了Ti₃C₂T_x在飽和鹽溶液中的儲(chǔ)能機(jī)理與其在1M硫酸鋰溶液中的雙電層電容儲(chǔ)能機(jī)理非常相似。

同時(shí)，研究組還提出了一種利用原位UV-Vis吸收光譜對(duì)電化學(xué)反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移數(shù)進(jìn)行定量分析的方法。該方法綜合應(yīng)用了比爾朗博定律和法拉第電解定律。

根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)，所選用的Ti₃C₂T_x在1M硫酸電解液中每個(gè)Ti原子將發(fā)生約0.147個(gè)電子轉(zhuǎn)移。值得注意的是，這一結(jié)果與ACS Energy Letters于2020年發(fā)表的原位XAS研究中報(bào)道的0.134個(gè)電子非常接近。

這項(xiàng)研究表明，利用原位UV-Vis技術(shù)探究電化學(xué)儲(chǔ)能機(jī)理具有巨大的潛力。這為后續(xù)在原位/電化學(xué)機(jī)理表征方面運(yùn)用UV-Vis技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，并為其在SEI形成、電解質(zhì)分解、電催化等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了可能。