Couplage cellule électrochimique - spectromètre de masse Differential Electrochemical Mass Spectrometry (DEMS)

Contact : Catherine Debiemme-Chouvy

Principe

Le couplage entre une cellule électrochimique et un spectromètre de masse permet la détection, l’identification et l’observation en fonction du temps des produits gazeux formés à l’électrode de travail.
      Le montage expérimental est composé d’une cellule électrochimique à trois électrodes connectée à un spectromètre de masse (quadripôle, m/q < 200), la séparation entre ces deux éléments étant assurée notamment par une membrane hydrophobe microporeuse en PTFE.

    

                  

Quelques exemples d’application :

    a) Oxydation du méthanol : CH3OH + H2O  -->  CO2 + 6 H+ + 6 e-

    b)  "Negative Difference Effect" à une électrode de Mg où l'on observe la production de dihydrogène suite à l'oxydation du Mg en circuit ouvert ou sous polarisation ANODIQUE.

Mg --> Mg+ + 1 e-     puis    2 Mg+ + 2 H2O --> 2 Mg(II) + H2 + 2 OH-
 

       

       c)  Réduction des ions nitrite en milieu acide

     - dismutation de HNO2 (pKa = 3,3) : 3 HNO2 --> NO3- + 2 NO + H+ + H2O
     - réduction de HNO2 par SiMo12O406- : 2 HNO2 + 2 SiMo12O406- + 4 H+ --> N2O + 2 SiMo12O404- + 3 H2O
 
 
 

References :

[1] H. Baltruschat, Differential Electrochemical Mass Spectrometry, J. Am. Soc. for Mass Spectrometry 15 (2004) 1693-1706.
[2] N. Fujiwara, KA Friedrich, U. Stimming, Ethanol oxidation on PtRu electrodes studied by differential electrochemical mass spectrometry, J. Electroanal. Chem. 472 (1999) 120–125.
[3] C. Debiemme-Chouvy, H. Cachet, G. Folcher, C. Deslouis, Electrocatalytic reduction of HNO2 by a silicomolybdate polyanion: a differential electrochemical mass spectrometry study, Electroanalysis 19 (2007) 259-262.
[4] H. Wang, H. Baltruschat, DEMS study on methanol oxidation at poly- and monocrystalline platinum electrodes: the effect of anion, temperature, surface structure, ru adatom, and potential, J. Phys. Chem. C 111 (2007) 7038–7048.
[5] L. Jiang, L. Colmenares, Z. Jusys, G.Q. Sunb, R.J. Behm, Ethanol electrooxidation on novel carbon supported Pt/SnOx/C catalysts with varied Pt : Sn ratio, Electrochim. Acta 53 (2007) 377–389.
[6] A. Stefanova, S. Ayata, A. Erem, S. Ernst, H. Baltruschat, Mechanistic studies on boron-doped diamond: Oxidation of small organic molecules, Electrochim. Acta 110 (2013) 560-569.