
错误一:参比电极不校准

现象:文章里写 E(RHE) = E(Ag/AgCl) + 0.197 + 0.0591×pH,然后全文照此换算。
为什么错:0.197 V 是 25 ℃、饱和 KCl 下的理论值。实际参比电极会因内充液浓度变化、氯离子泄漏、长期浸泡于强碱而发生漂移,几十 mV 的偏差很常见。更糟的是,在 1 M KOH 中使用 Ag/AgCl,玻璃砂芯两侧的液接电位也会变化。pH 也不应取标称值(1 M KOH 不等于 pH 14,实测约 13.6–13.9)。
怎么做对:
✔每次正式测试前,用两根 Pt 丝在 H₂ 饱和电解液中做 CV,取氢析出/氢氧化电流过零点作为 0 V vs RHE,直接标定参比电极在当前电解液中的真实电位。
✔碱性体系优先使用 Hg/HgO,酸性体系使用 Hg/Hg₂SO₄ 或可逆氢电极。
✔文章中写明校准方法和校准值,而不是只写公式。


错误二:iR 补偿不做、做过头

现象:过电位 200 mV @ 10 mA cm⁻²,但没说是否做了 iR 补偿;或者一律做 100% 补偿,LSV 曲线在大电流区出现”回钩”。
为什么错:溶液电阻 Rs 在 1 M KOH 中约 3–10 Ω,0.5 M H₂SO₄ 中约 1–3 Ω,在 100 mA cm⁻² 下可造成数百 mV 的 iR 降。不补偿会严重低估活性;但仪器的正反馈补偿如果设为 100%,会引起振荡和过补偿,曲线向负电位方向弯折,反而”造”出虚假的高活性。
怎么做对:
✔用 EIS 高频截距测 Rs,测试时补偿 80–90%,剩余部分在后处理中手动扣除(Ecorr = E − i·Rs),并在文中明确写出补偿比例和 Rs 数值。
✔同时给出补偿前后的曲线作为 SI。
✔对泡沫镍等三维电极,要意识到 Rs 包含了基底接触电阻,不同样品之间应当接近,差异过大提示装配问题。


错误三:电流归一化混乱

现象:电流密度一律按几何面积归一,然后宣称”本征活性优于 Pt/C”。
为什么错:几何面积归一反映的是电极整体性能,与负载量和比表面积强相关。泡沫镍负载 10 mg cm⁻² 的催化剂和玻碳上 0.2 mg cm⁻² 的催化剂根本不可比。要讨论”本征活性”必须用电化学活性面积(ECSA)归一;要讨论”贵金属利用率”必须用质量活性。
怎么做对:
✔至少同时报告几何面积归一电流密度和负载量;讨论本征活性时再给 ECSA 归一和 TOF。
✔双电层电容法测 ECSA 时,要在非法拉第区取多个扫速,取阳极/阴极电流差值的一半对扫速作图求斜率;比电容 Cs 的取值(常用 0.040 mF cm⁻² 碱性、0.035 mF cm⁻² 酸性)必须注明。
✔注意:双电层法对氧化物、硫化物等半导体材料偏差很大,对导电基底贡献也很敏感,结论要谨慎。

双电层电容法测 ECSA 的正确做法:(b) 必须在非法拉第窗口内取 CV,避开 ORR/HER/OER 和氧化还原峰;(c)(d) 电容性响应应为近似矩形,若出现明显倾斜或迟滞说明窗口或扫速选择有问题。

错误四:LSV 扫速过快

现象:LSV 用 50 甚至 100 mV s⁻¹,起始电位”很低”。
为什么错:扫速越快,双电层充电电流越大,对高比表面积材料可达数 mA cm⁻²,直接把”起始电位”提前。此外,Ni、Co 基材料在 OER 前有明显的氧化峰(Ni²⁺/Ni³⁺),快扫时氧化峰和 OER 电流重叠,读出的 10 mA cm⁻² 过电位是假的。
怎么做对:
✔LSV 扫速 ≤ 5 mV s⁻¹,最好 1–2 mV s⁻¹,或直接用恒电位/恒电流阶跃得到稳态极化曲线。
✔有氧化峰干扰时,用反向扫描(从高电位向低电位)或者用稳态数据读取过电位。
✔测试前先 CV 活化至曲线稳定,再记录数据。

即使是纯电容体系,电流也随扫速线性增大(c、d);高比表面积催化剂在 50–100 mV s⁻¹ 下的”起始电流”很大一部分就来自这里。(a)(b) 同时提示仪器量程和电位步长设置不当会引入噪声和畸变。

错误五:Tafel 斜率“挑”出来的

现象:Tafel 图上任意取一小段拟合,斜率恰好是 40 或 120 mV dec⁻¹,然后推断速控步骤。
为什么错:Tafel 分析的前提是传质不受限、表面覆盖度稳定、且经过 iR 校正。来自快扫 LSV 的 Tafel 数据本身就包含电容和传质影响,线性区不明确时拟合区间的选择完全主观。把斜率直接对应到某个经典机理也过于简化——多数实际体系的斜率是多个因素叠加的结果。
怎么做对:
✔用稳态极化数据(恒电位阶跃,每点稳定数十秒至数分钟)作 Tafel 图。
✔拟合区间选择低过电位、至少跨越一个数量级电流的线性区,并在 SI 给出完整 Tafel 图及拟合范围。
✔把 Tafel 斜率作为活性的辅助描述,而不是机理的决定性证据。

微动力学模拟表明 Tafel 斜率并非固定常数:中间体覆盖度 θ 随过电位变化时,同一机理可以在不同电位区间给出 120、60、40 mV dec⁻¹ 等不同斜率(b、c)。这正是”拟合区间决定斜率”的根源,也说明单凭斜率数值反推速控步骤不可靠。

错误六:EIS 只看半圆大小

现象:在开路电位测 EIS,说”半圆小所以电荷转移快”;或者用 5 个元件拟合一条曲线,R² 很高就当结论。
为什么错:EIS 是在特定直流电位下的小信号响应,开路电位下根本没有催化反应发生,Rct 没有意义。不同样品的 EIS 必须在相同过电位(或相同电流密度)下比较。
等效电路元件越多越容易拟合,但每个元件都应有物理对应;CPE 指数 n 偏离 1 太远时,用它算电容本身就不可靠。
怎么做对:
✔在催化反应发生的电位下测试,扰动幅度 5–10 mV,频率范围足够覆盖低频。
✔先做 Kramers–Kronig 检验确认数据满足线性、因果、稳定条件。
✔等效电路从简,写清每个元件含义;Nyquist 图和 Bode 图一起给,避免只看半圆。

结构完全不同的等效电路可以产生一模一样的阻抗谱。拟合得好不代表电路对,每个元件必须有明确的物理对应。

同一组模型电路的 Nyquist 图与 Bode 幅值/相角图。只看 Nyquist 半圆会丢失频率信息,两类图应同时给出。

错误七:电解液和对电极污染

现象:Ni 基催化剂 OER 活性非常好;非贵金属 HER 催化剂测着测着越来越好。
为什么错:这是电催化领域两个最著名的坑。
普通 KOH 试剂中含有 ppm 级 Fe 杂质,Fe 会在 Ni(OH)₂ 表面沉积,大幅提升 OER 活性。很多“无 Fe”Ni 催化剂的高活性其实是 Fe 掺入的贡献。
HER 测试用 Pt 片做对电极,在阳极极化下 Pt 会缓慢溶解并在工作电极上再沉积,几小时后非贵金属催化剂表面就长出了 Pt,活性”持续提升”。
怎么做对:
✔研究 Ni/Co 基 OER 时,要么使用 Fe 纯化的 KOH(Ni(OH)₂ 吸附法),要么明确承认并研究 Fe 的作用;两种情况都要测试并报告。
✔HER 对电极使用石墨棒或碳布,并在测试后用 ICP 或 XPS 检查工作电极有无 Pt。
✔电解池使用聚四氟乙烯或定期用王水清洗的玻璃池,避免交叉污染。

向电解液中加入痕量 Fe 后,NiOOH 电极在 1.55 V 下的电流几分钟内从接近 0 跃升至约 7.5 mA cm⁻²(a);OER 起始电位随循环持续负移(b)。CoOOH 体系也有类似但较小的效应(c、d)。这就是”未纯化 KOH 中 Ni 基催化剂活性虚高”的直接证据。

错误八:稳定性测试流于形式

现象:10 mA cm⁻² 下恒电流 10 小时,电位不变,宣布”稳定性优异”。
为什么错:10 小时、10 mA cm⁻² 对工业应用毫无说服力;电位不变也可能是因为 Fe 杂质持续补充、或者气泡积累与催化剂脱落相互抵消。更重要的是,”电流稳定”不等于”产物稳定”,电流可能部分来自催化剂自身氧化、腐蚀或副反应。
怎么做对:
✔至少在接近应用的电流密度(100 mA cm⁻² 以上)测试更长时间,并同时做稳定性前后的 LSV、XRD、XPS、TEM 对比。
✔用 GC、排水法或在线质谱定量产物,计算法拉第效率。
✔记录电解液在测试后的 ICP 结果,判断是否有金属溶出。
✔设计合理的气泡管理(电极倾斜、磁力搅拌、流动池),并在文中说明。


错误九:电池测试参数定义不清

现象:比容量 300 mAh g⁻¹,但不写是按活性物质质量还是极片总质量;倍率 1C 但没定义 C 对应的容量。
为什么错:活性物质占比 60% 与 90% 的极片,按总质量算差距巨大。用很低的负载(
怎么做对:
✔明确写出活性物质负载量(mg cm⁻²)、极片配比、电解液用量(μL mAh⁻¹,尤其锂硫、锂金属体系)、电压窗口、C 的定义。
✔循环前做恒流预循环,库仑效率按放电/充电容量计算并给出前几圈数值。
✔全电池的 N/P 比要报告;半电池结论不要直接外推到全电池。

错误十:数据报告不完整,无法重现

现象:只给一条”最好的”曲线;没有误差棒;实验部分写”按文献方法制备电极”。
为什么错:电化学测试的批间差异很大,单次结果的 20 mV 差距可能完全在误差范围内。缺少电极制备细节(催化剂墨水配方、Nafion 比例、滴涂与干燥方式、负载量)使其他人无法重现,也使审稿人无从判断。
怎么做对:
✔至少三个独立电极重复,报告平均值与标准差。
✔实验部分给出完整可操作的电极制备流程和所有测试参数(参比电极及校准值、Rs、补偿比例、扫速、气氛、温度)。
✔原始数据以 SI 或数据仓库形式公开。

OER 领域测试标准化现状的”红绿灯”评估:材料层面的测试输入参数、测试流程、金标准尚不统一,标准化程度为红灯。这也是为什么审稿人越来越看重完整的参数报告。
