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如何准备并发表顶刊成为一项需要长期打磨的技能了。
这篇文章的主要结论如下
EIS是研究永磁场对电催化反应影响的有效工具,可提供更深入的见解。
磁场对CoFe2O4的电催化性能影响与反应和电解质组成有关。
磁场效应主要源于其对界面性质的影响,可能涉及表面物种组成和结构的调节。
背景意义
近年来，人们致力于研究电催化中的磁场效应，因为磁场可以提高常见电催化剂的性能。实验和理论研究都表明，磁场可能会影响宏观自旋轨道排序、电荷传输、气泡释放和电子转移动力学等方面。
However, + 机理层面的问题
缺乏有效工具来精确分析和区分磁场对不同电化学反应的影响。
Herein, 主动语态，解决手段-核心创新点
本文重点介绍了电化学阻抗谱 (EIS) 作为一种工具，用于分析和区分磁场对钴铁氧化物电极上氧还原和析氧反应的影响。
分创新点是啥？与核心创新点联系。量化data给出
通过 EIS 明确证明了磁场效应的存在，并提供了有助于区分磁场效应的额外信息。在所研究的近超顺磁性纳米颗粒中，发现磁场对氧还原反应有积极影响，但对析氧反应的影响可以忽略不计。揭示了磁场效应的异常缓慢的弛豫动力学和磁场诱导的表面改性的重要性。在电解质中存在铯离子时，磁场效应几乎消失，这表明电极表面态起着关键作用
意义强调，再次关联到机理层面的问题
本研究展示了EIS探究磁场效应的潜力，并为后续在电催化领域中利用或控制磁场效应提供了新的思路与实验依据。
提问部分
1.摘要中提到的磁场效应的异常缓慢的弛豫动力学，是啥意思呢？
磁场效应展现出极其缓慢的弛豫过程通常意味着：一旦外加磁场引起了体系内某些结构或界面性质的改变，这种“被改变的状态”并不会在外场撤除后立刻恢复到最初态，而是以极慢的速率演化回原本的平衡态。后面我们将给出背后可能的原因。此处是一个简单的理解。
再次重生本研究的主要创新
在这项工作中，我们探索了电化学阻抗谱作为一种工具的潜力，以明确揭示永久磁场（MF）的电化学效应。在电化学反应波的起始电位下利用该技术，可以在高度受控的条件下识别受影响的各个参数，从而确保电极的稳定性。
对CoFe2O4上的析氧反应（OER）和氧还原反应（ORR）的研究表明，电化学阻抗谱不仅是一种检验磁场对电催化的影响的有效方法（如先前报道的那样），而且还可以检验其对电极电容行为的诱导效应。
分创新点是什么？与核心创新点的联系
在本研究中，我们证明了CoFe2O4的电催化响应会受到外部磁场的影响，具体取决于反应和电解质的组成。与其他关于超顺磁性纳米粒子的研究一致，我们观察到析氧反应伏安法中的微小变化。
然而，电化学阻抗谱揭示了电极电容的明显变化。
相反，对于氧还原反应，当CoFe2O4暴露于外部磁场时，其电催化性能得到了增强。即使在材料没有表现出永久磁性的情况下，这种效应在移除磁场后仍然存在。
重要的是，在预期会强烈吸附在表面的铯离子存在下，没有观察到磁场的影响。这些结果表明，至少在这种特定情况下，磁场对电催化的影响源于其对界面性质的影响。
意义强调
本研究强调了采用合适的技术来评估磁场对电化学影响的重要性。具体而言，电化学阻抗谱被证明比准稳态电化学技术更能提供关于这些影响的信息，从而更深入地了解磁场与电化学过程之间的相互作用。
关于图的设计和布局-本质是支撑核心创新和分创新的论据，需要相互独立，且完全穷尽。
图1：证明CoFe2O4（钴铁氧体）材料的结构、形貌和磁性信息，为后续研究电化学性质奠定记住
(a) XRD图谱:
图谱中的峰与CoFe2O4的标准衍射峰相匹配，表明成功合成了CoFe2O4粉末。
星号标注的峰来自FTO导电玻璃基底，并非CoFe2O4的峰。
(b) FESEM图像:
左图展示了CoFe2O4薄膜电极的表面形貌，可以看到其表面较为粗糙。
右图展示了FTO基底的表面形貌，其表面相对较为平整。
© MFM图像:
该图展示了生长在FTO基底上的CoFe2O4纳米颗粒的磁力显微镜图像。
红色区域代表正相位变化，蓝色区域代表负相位变化，表明CoFe2O4纳米颗粒具有磁畴结构。
(d) 磁滞回线:
该图展示了5x5 mm²电极的矫正后的磁滞回线。
磁滞回线呈现出近似超顺磁性的行为，表明CoFe2O4材料在该尺寸下具有较低的矫顽力和剩磁。
take home mesaegs
1.磁力显微镜(MFM)在图1中的用途？
MFM 通过检测样品表面与磁性探针之间的磁力相互作用，可以获得样品表面的磁畴结构信息。图1c显示了两种不同的磁相互作用（具体来说是磁力梯度的不同），分别对应于 CoFe2O4 沉积物和 FTO 基底。更准确地说，MFM检测的是磁力梯度，即磁力在空间上的变化率。正的磁力梯度通常对应吸引力，负的磁力梯度通常对应排斥力。顺磁性物质与MFM探针之间产生吸引力，而抗磁性物质与MFM探针之间产生排斥力。
工作原理：MFM探针的尖端是磁化的，它会在周围产生一个磁场。当探针扫描样品表面时，如果样品表面也具有磁性，那么探针和样品之间就会产生磁力相互作用。这种相互作用力会导致探针的振动频率或相位发生变化，MFM就是通过检测这些变化来成像的。
图2 CoFe2O4 电极在 O2 饱和的 1 M NaOH 溶液中的电化学表征结果
磁场增强 ORR 性能： 施加 70 mT 的外部磁场可以显著提高 CoFe2O4 电极的 ORR 催化活性。
电极稳定性：CoFe2O4 电极在循环伏安测试中表现出良好的稳定性。ORR活性增强不是由于电极自活化形成的，而是磁场
电化学测试后的形貌变化： 电化学测试后，CoFe2O4 电极的表面形貌发生了变化，变得更加粗糙。
这张图与之前的图 (图 1) 结合起来，可以更全面地了解 CoFe2O4 材料的性质。图 1 提供了关于材料的结构、形貌和磁性的信息，而图 2 则展示了其在电化学应用中的性能，特别是磁场对 ORR 性能的影响。
曲线的明显差异，特别是在低过电位区域，表明该电位范围最适合于研究磁场的影响。在高过电位（绝对值）下，由于引言部分提到的并发效应（如离子传输或气泡释放），研究磁场在电催化中的作用更具挑战性。
图3 通过 EIS 数据有力地证明了施加外部磁场可以显著降低 CoFe2O4 电极在氧还原反应 (ORR) 过程中的电荷转移电阻
奈奎斯特图的变化：比较红色（有磁场）和黑色（无磁场）曲线，可以看出在低频区域，红色曲线的阻抗值略低于黑色曲线，这表明磁场的存在可能降低了扩散阻抗。
波特图的变化：波特图中相位角峰值向高频的移动，也支持了电荷转移过程加速的结论，表明该过程的时间常数减小。红色曲线（有磁场）的相位角在中频到低频段与黑色曲线（无磁场）存在一定差异，整体看红色曲线相位角的最小值略偏上，意味着外加磁场对电极/电解液界面的极化特性产生了影响。相位角的极小值与体系的时间常数相关，通常可反映出双电层充放电以及电荷转移步骤的复合效应。
Rct 随电位的变化关系：磁场导致 Rct 降低，且主要影响 Rct-电位曲线的截距，表明磁场可能改变了交换电流密度，进而影响了 CoFe2O4 在平衡条件下的本征活性。
等效电路模型：所使用的等效电路模型能够很好地拟合实验数据，进一步支持了上述结论。
总而言之，阻抗下降（尤其是电荷转移阻力 Rct 的显著降低）表明在外加磁场下，CoFe₂O₄ 电极表面可能发生了更有效的电子/离子传输过程，或者电催化反应得到增强。红色曲线无论在 Nyquist 图还是 Bode 图中都表现出更优的动力学特征。那么磁场引入对阻抗的改变机制究竟是什么呢
图4 展示了在 0.44 V 下电极在不同磁场(MF)条件(0 mT 与 70 mT)以及磁场移除后的阻抗谱（Nyquist 图）、电荷传递阻抗
a)Nyquist 图：黑色 (0 mT)：无磁场时测量的阻抗谱。红色 (70 mT)：施加 70 mT 磁场 50 分钟后测量的阻抗谱。有时还会在磁场移除后再测一组（图上依旧用黑色标出），用来对比“恢复”状态。随着时间推移(箭头指示)，阻抗弧逐渐向较小阻抗方向移动或形状发生改变，代表电荷传递过程和界面特性的变化。相比 0 mT（黑色）时的曲线，70 mT（红色）时的弧呈现出与之不同的大小或形状，说明磁场对界面反应阻抗有明显影响，通常会改变电荷传递或吸附过程，使阻抗降低或弧的半径变小。
b)电荷传递阻抗 Rct 随时间的变化。灰色是不加磁场的电荷传质阻抗。红色 (70 mT) 曲线在初始时 。Rct 较高，随后在 20~30 分钟内迅速下降到一个较低水平，并在后续时间里趋于稳定，这表明磁场有助于加快电荷传递，使得电荷传递阻抗明显减小。黑色 (0 mT) 曲线则在整个测量过程中保持在另一个水平，有时还会出现缓慢的升降，但总体上不及施加磁场时的降幅明显。当移除磁场后，若依旧用黑色标记，可以观察到某种“剩余效应”：即 Rct 不会立即回到初始无磁场的高阻抗值，而是保持在一个中间或偏低的水平，说明磁场在一定程度上改变了电极表面或界面结构，并且这种影响在磁场去除后也能持续一段时间。
c)电容随时间的变化。在施加磁场时（红色），电容通常出现下降或不同幅度的变化，可能源于界面上的吸附/脱附过程发生调整，或表面电子/离子分布因磁场发生重新排列。在把磁场撤销后该下降趋势依旧保持。表现为磁场的记忆效应。
图5 以 CoFe₂O₄ 电极在 1 M NaOH 溶液中进行析氧反应（OER）测试为主题，比较了在无磁场（黑色曲线）与有外加约 70 mT 磁场（红色曲线）条件下的电化学行为。绿色曲线是等效电路拟合的结果。
a) 实际图中黑红曲线很接近，表明磁场对该电极的极化曲线影响并不算非常显著，但仍可能在某些电位范围内使电流稍有提高。OER 起始电位差别不大，说明磁场并未显著降低该电极的 OER 启动难度.电流差异可能来自磁流体力学效应、离子传输加速或表面气泡脱附的影响，但在此电位区间内影响量级有限。
b) Nyquist 与 © Bode：从阻抗谱和相位角随频率的变化可以看出，外加磁场确实调节了表面电荷转移和双电层/吸附过程的特征，导致阻抗谱出现显著差异。
d) 电容：磁场影响了双电层或表面态，导致不同电位下测得的电容值显著区别；这可能与气泡、吸附物种、活性位结构以及离子传质机制等息息相关。
图6 比较在 1 M CsOH 溶液中，一个外加永久磁场（约 70 mT）对电极上 氧还原反应（ORR） 和 析氧反应（OER） 的影响。图中共有六个子图，分为两部分：前面三幅 (a)-© 讨论 ORR，后面三幅 (d)-(f) 讨论 OER。每一部分都给出了 线性扫描伏安(LSV) 测试结果以及相应的 电化学阻抗谱(EIS) 的 Nyquist 与 Bode 图。
以上结果表明，磁场的影响主要源于电极表面物种（speciation）发生了部分不可逆的变化，从而导致电容发生变化。为了验证这一点，我们用 CsOH 替换常规 NaOH 电解液进行实验。由于体积较大的铯离子预期会强烈吸附在带负电的电极表面（过渡金属氧化物在碱性介质中普遍带负电），从而阻断磁场效应。
图 6a 显示在含铯离子时，磁场对 ORR 的影响被完全屏蔽；对 OER 的影响也是如此（图 6d）。这些结果强有力地支持了磁场主要是通过调控不同电位下的表面组成与结构（这也在电容和电荷传递阻抗的变化中有所体现），再结合可能的宏观自旋轨道有序效应（从电荷传递阻抗的变化中可见）来发挥作用。需要指出的是，过渡金属氧化物表面上的 ORR 过程相当复杂，包括了多个步骤。
例如，表面金属阳离子要与水分子中的氧配位以实现完全配位，导致表面羟基化与水化。已有文献对 ORR 提出四步机理：表面羟基取代、表面过氧化物形成、表面氧化物形成，以及表面羟基再生。但从自旋态角度看，被吸附的 O2 处于三重态（π*轨道有平行排列的两个电子），而产物 OH- 或 H2O 处于单重态（所有电子成对）。
当电极被磁化后，相应的电子自旋极化会对 ORR 和 OER 产生影响，推动活性位点的自旋方向协同匹配。最近就有研究指出，在 OER 中最重要的自旋相关因素，如电子传输活度与热力学路径，都与材料中内在（微观）铁磁键的量子自旋交换作用（QSEI）相关。
体积较大的 Cs+ 离子强烈吸附在表面，会阻碍氧气的吸附，从而破坏磁场所带来的效果。并且低水化能力的 Cs+ 在界面处也会影响“结构水”的存在方式， 从而改变表面态的具体分布。与此同时，ORR 并不像 OER 那样具有完全的对称性，这是因为在三重态的 3O2 反应物以及在界面上由 QSEI 驱动的优先自旋排布所导致的高覆盖度等因素共同造成。
SCI前言写作
下面是本文的前言内容
如今，磁场 (MFs) 在电化学中引发的效应尚未被完全理解。磁场与电化学系统之间的相互作用非常复杂，因为它们不仅会影响界面过程（无论是电容性的还是法拉第的），还会影响传输现象和/或新相（气体或固体）的形成。
具体而言，已有文献报道了磁场对溶液中离子传输或气泡释放的影响。人们还观察到，磁场的存在会改变一些电极材料的性质，例如电导率或密度。因此，研究磁场在电化学中的作用具有挑战性，因为存在许多难以轻易区分的潜在并发因素。
尽管如此，近年来已经发表了许多关于磁场在电化学中作用的论文。在这方面，有证据表明电子自旋极化会导致对映选择性有机电化学反应。在光催化和光电化学领域也有研究，其中磁场被证明会影响电子-空穴对的复合动力学。最近，人们描述了磁场对超级电容器和电池中吸附过程的影响，这些器件的性能在磁场存在下得到改善。在电催化领域已经进行了多项研究，调查了一系列当前备受关注的化学反应，例如析氧反应 (OER)、氧还原反应 (ORR) 或析氢反应 (HER) 等。
磁场已经以多种方式应用于电化学系统。最简单的情况是使用由永磁体或电磁体提供的恒定静止磁场，尽管也有使用交变磁场的实验。许多此类研究都基于铁磁或亚铁磁材料（微观上具有自旋极化的电子基态），这些材料一旦暴露于磁场中就会发生永久的宏观磁化。
在研究磁场在电催化中引发的效应的实验研究中，经常采用循环伏安法、线性伏安法或计时电流法等技术。然而，这些技术似乎不足以全面理解磁场的影响
在这方面，电化学阻抗谱 (EIS) 成为一种强大的工具，它既可以区分电化学系统内的影响，又可以监测正在发生的变化。本研究旨在说明 EIS 作为一种工具的实用性，以阐明磁场对电极行为的不同影响，特别关注催化活性的变化。
很少有报道使用 EIS 来分析磁场在电化学系统中的影响。在这方面，Zielinski 等人通过 EIS 测量描述了磁场对槲皮素氧化效率的有益影响[23]。Wang 等人指出，外部磁场显着降低了从离子液体中电沉积铝的电荷转移电阻。Meneses 等人得出结论，外部场可以强烈降低镍纳米刷电极的阻抗。最近，EIS 已被用于阐明磁场对 Ni4FeOx 电极上 OER 的增强作用。
在这里，我们使用 EIS 评估了磁场对钴铁尖晶石电极 (CoFe2O4) 上 OER 和 ORR 的影响。钴基材料已知是 OER 和 ORR 的良好电催化剂。钴铁尖晶石是一种有趣的材料，由于其亚铁磁特性、约 520 °C 的高居里温度，以及更重要的是，因为它之前已在使用不同电化学技术的外部磁场存在下进行了研究，因此被选用于这项工作。
值得注意的是，这项研究突出了新的关键方面，例如磁效应的极慢弛豫动力学以及磁感应表面改性的重要性。此外，这项工作还旨在为实验方案设计做出贡献，这些方案可以最大限度地减少潜在的不可重复性来源并促进结果解释。
1.学生提问：EIS中的bode图如何看？
这部分可以看以前的公号文章
从本质上看，竞争就是模仿，与他人竞争。
是因为你跟别人在做一样的事情。
但，每个人都是独一无二的
释放自己的独一无二，或许可曲径通幽……
科研圈尤为如此
