电化学反应通常发生在电极溶液界面的双电层区并伴随着一些物种在电极表面的吸附,这些物种有水分子、溶液中的阴阳离子、反应物及反应中间产物或者溶液中存在的其他物种。在这些吸附过程中最简单的就是氢物种的吸附过程,该过程只涉及一个质子和一个电子,因此非常适合作为一个模型反应用于电化学反应机理的研究,同时氢物种吸附也是氢电催化体系（氢析出反应和氢氧化反应）的基本过程;而含氧物种的吸附作为氧电催化体系（氧还原反应和氧析出反应）一个不可或缺的过程,其吸附行为同样得到了广泛的研究。研究氢吸附和含氧物种在电极表面的吸附行为可以帮助我们更好地理解氢电、氧电催化反应的机理,从而为解决氢燃料电池和电解水技术的基础问题—如何设计高效廉价的催化剂提供理论上的指导。目前Pt是氢/氧电催化体系最好的催化剂,我们尝试从构效关系的角度研究不同催化基底对氢和含氧物种吸附过程的影响,由于Ir与Pt在物理性质和化学性质方面都很相似,因此我们选择结构明确的Pt（111）和Ir（111）作为模型电极,研究两个电极表面氢和含氧物种的吸附过程。我们主要开展了以下研究:Pt（111）和Ir（111）电极上氢物种吸附的电化学阻抗研究:我们利用循环伏安和电化学阻抗技术研究了高氯酸和硫酸溶液中Pt（111）和Ir（111）电极上氢物种吸附的动力学行为。在0.1 mol/L HClO₄溶液中,Pt（111）电极上氢物种的吸脱附动力学很快,而且几乎不随电位的变化而变化。与Pt（111）电极相比,Ir（111）在0.1 mol/LHClO4溶液中表面氢物种的吸附则慢的多,而且随着测试电位的增大,氢物种的吸附动力学减慢;在0.2V时,氢物种在Ir（111）表面的吸附速率(1.74×10-8 molcm^-2s^-1)要比Pt（111）表面相同电位下的(8.06×10-6mol^-2s^-1)慢三个数量级,这是由于Ir（111）与表面水分子的相互作用较强,在电极表面形成的水合氢键网络结构十分稳定,溶液中的水合氢离子需要克服足够高的能垒才能打破电极表面的水合网络结构到达电极表面发生吸附。在0.5 mol/LH₂SO₄溶液中Ir（111）电极表面氢物种的吸附动力学同样随着测试电位的增大而减慢;在0.2 V时,0.5 mol/L H2SO4溶液中Ir（111）电极表面氢物种的吸附速率(2.04× 10-9 mol^-2s^-1)要比相同电位下0.1 mol/LHClO4溶液中的(1.74×10-8 mol^-2s^-1)小一个数量级,这是因为在硫酸溶液中硫酸根物种与电极表面的相互作用非常强,占据了表面的活性位点,阻碍了氢物种的吸附。Pt/Rh/Ir（111）电极上含氧物种吸附的电化学阻抗研究:我们利用循环伏安和电化学阻抗技术研究了 0.1 mol/L HClO4溶液中Pt/Rh/Ir（111）三个单晶电极在N2和O₂饱和条件下含氧物种吸附的动力学。在N2饱和的高氯酸溶液中,Pt（111）电极上含氧物种的吸附动力学很快,且几乎不随电位变化而变化;Rh（111）电极上含氧物种的吸附动力学在峰电位处（0.65 V）达到最大值;Ir（111）电极上含氧物种的吸附动力学随电位增大而增大,这是由于电位增大导致热力学驱动力增大。在O₂饱和的高氯酸溶液中,在0.45-0.85 V电位区间内,Pt（111）上ORR动力学随电位增大而增大,Rh（111）电极上ORR动力学在基本CV的峰电位处（0.65 V）达到最大值,Ir（111）电极上ORR动力学随电位的增大而减小,这是由于电位增大含氧物种在电极表面的覆盖度增大,从而使得电极表面反应活性位点减少。