石墨氧化实验揭示新型振荡化学反应

于默奥大学的研究人员现在解释了一个困扰科学家 50 年的反应。快速结构快照捕捉到了石墨在电化学氧化过程中如何转变为氧化石墨，揭示了随着时间的推移而出现和消失的中间结构。研究人员将其描述为一种新型振荡反应。

该研究已发表在《应用化学》杂志上。

振荡化学反应非常有趣，对于理解化学和自然界中复杂系统的工作原理非常重要。此类反应的经典视觉示例展示了溶液的颜色如何来回变化，在不同状态之间循环，并在每次循环后产生最终产物。

“50 年来，人们已经知道，当将电荷施加到浸入硫酸溶液的石墨电极上时，会自发产生一些电压振荡。这种反应的最终产物是氧化石墨，这是一种由多层氧化石墨烯组成的材料。然而，在每个振荡周期的反应过程中，材料的结构会发生什么变化，这仍然是一个谜，”于默奥大学物理系教授 Alexandr Talyzin 说道。

得益于新的同步加速器方法，研究人员可以在几秒钟内记录 X 射线衍射扫描，从​​而提供材料在氧化过程中结构变化的快照。令人惊讶的是，实验揭示了一个具有特定结构的中间相，该中间相出现在循环的某一部分，在下一阶段消失，然后重新出现，重复该循环。

“很快我们就意识到，我们观察到了一种新的——就我们所知——振荡反应类型。从基础化学的角度来看，最初只是对特定化学反应的详细研究，突然间却变得有趣得多。这项研究的第一作者 Bartosz Gurzeda 还录制了一段精彩的视频，展示了每隔几分钟样品外观的周期性变化，”Talyzin 说。