The potential of zero charge (PZC) is a fundamental property that describes the electrode/electrolyte interface. The determination of the PZC at electrode/ionic liquid interfaces has been challenging due to the lack of models that fully describe these complex interfaces as well as the non-standardized approaches used to characterize them. In this work, we present a method that combines electrode immersion transient and impedance measurements for the determination of the PZC. This combined approach allows the distinction of the potential of zero free charge (pzfc), related to fast double layer charging on a millisecond timescale, from a potential of zero charge on a timescale of tens of seconds related to slower ion transport processes at the interface. Our method highlights the complementarity of these electrochemical techniques and the importance of selecting the correct timescale to execute experiments and interpret the results.

1.
R.
Hayes
,
G. G.
Warr
, and
R.
Atkin
,
Chem. Rev.
115
,
6357
(
2015
).
2.
J.
Zhang
and
A. M.
Bond
,
Analyst
130
,
1132
(
2005
).
3.
M.
Galiński
,
A.
Lewandowski
, and
I.
Stępniak
,
Electrochim. Acta
51
,
5567
(
2006
).
4.
A. M.
Smith
,
A. A.
Lee
, and
S.
Perkin
,
J. Phys. Chem. Lett.
7
,
2157
(
2016
).
5.
A.
Lee
,
C.
Perez-Martinez
,
A. M.
Smith
, and
S.
Perkin
,
Faraday Discuss.
199
,
239
(
2017
).
6.
M. T.
Alam
,
M. M.
Islam
,
T.
Okajima
, and
T.
Ohsaka
,
J. Phys. Chem. C
112
,
16600
(
2008
).
7.
M. T.
Alam
,
J.
Masud
,
M. M.
Islam
,
T.
Okajima
, and
T.
Ohsaka
,
J. Phys. Chem. C
115
,
19797
(
2011
).
8.
A. J.
Lucio
,
S. K.
Shaw
,
J.
Zhang
, and
A. M.
Bond
,
J. Phys. Chem. C
121
,
12136
(
2017
).
9.
V.
Lockett
,
R.
Sedev
,
J.
Ralston
,
M.
Horne
, and
T.
Rodopoulos
,
J. Phys. Chem. C
112
,
7486
(
2008
).
10.
Y.
Liu
,
Y.-X.
Yuan
,
X.-R.
Wang
,
N.
Zhang
,
M.-M.
Xu
,
J.-L.
Yao
, and
R.-A.
Gu
,
J. Electroanal. Chem.
728
,
10
(
2014
).
11.
V.
Lockett
,
M.
Horne
,
R.
Sedev
,
T.
Rodopoulos
, and
J.
Ralston
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
12
,
12499
(
2010
).
12.
N.
Nishi
,
S.
Yasui
,
A.
Hashimoto
, and
T.
Sakka
,
J. Electroanal. Chem.
789
,
108
(
2017
).
13.
J.
Wallauer
,
M.
Drüschler
,
B.
Huber
, and
B.
Roling
,
Z. Naturforsch.
68
,
1143
(
2013
).
14.
T.
Jänsch
,
J.
Wallauer
, and
B.
Roling
,
J. Phys. Chem. C
119
,
4620
(
2015
).
15.
B.
Roling
,
M.
Drüschler
, and
B.
Huber
,
Faraday Discuss.
154
,
303
(
2012
).
16.
T.
Pajkossy
and
D. M.
Kolb
,
Electrochem. Commun.
13
,
284
(
2011
).
17.
M.
Gnahm
,
T.
Pajkossy
, and
D. M.
Kolb
,
Electrochim. Acta
55
,
6212
(
2010
).
18.
C.
Müller
,
K.
Németh
,
S.
Vesztergom
,
T.
Pajkossy
, and
T.
Jacob
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
18
,
916
(
2016
).
19.
20.
A. J.
Bard
and
L. R.
Faulkner
, in
Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications
(
Wiley New York
,
2001
), pp.
534
577
.
21.
A.
Frumkin
,
B.
Damaskin
, and
O.
Petrii
,
J. Electroanal. Chem.
53
,
57
(
1974
).
22.
J.
Clavilier
,
R.
Albalat
,
R.
Gómez
,
J. M.
Orts
,
J. M.
Feliu
, and
A.
Aldaz
,
J. Electroanal. Chem.
330
,
489
(
1992
).
23.
M. J.
Weaver
,
Langmuir
14
,
3932
(
1998
).
24.
X.
Jiang
,
S.-C.
Chang
, and
M. J.
Weaver
,
J. Phys. Chem. C
95
,
7453
(
1991
).
25.
J.
Clavilier
,
R.
Albalat
,
R.
Gómez
,
J. M.
Orts
, and
J. M.
Feliu
,
J. Electroanal. Chem.
360
,
325
(
1993
).
26.
T.
Pajkossy
and
D. M.
Kolb
,
Electrochim. Acta
46
,
3063
(
2001
).
27.
T.
Pajkossy
and
D. M.
Kolb
,
Electrochem. Commun.
9
,
1171
(
2007
).
28.
U. W.
Hamm
,
D.
Kramer
,
R. S.
Zhai
, and
D. M.
Kolb
,
J. Electroanal. Chem.
414
,
85
(
1996
).
29.
L. A.
Jurado
and
R. M.
Espinosa-Marzal
,
Sci. Rep.
7
,
4225
(
2017
).
30.
B.
Uralcan
,
I. A.
Aksay
,
P. G.
Debenedetti
, and
D. T.
Limmer
,
J. Phys. Chem. Lett.
7
,
2333
(
2016
).
31.
D. J.
Bozym
,
B.
Uralcan
,
D. T.
Limmer
,
M. A.
Pope
,
N. J.
Szamreta
,
P. G.
Debenedetti
, and
I. A.
Aksay
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
2644
(
2015
).
32.
M. V.
Fedorov
and
A. A.
Kornyshev
,
Chem. Rev.
114
,
2978
(
2014
).
33.
K.
Kirchner
,
T.
Kirchner
,
V.
Ivaništšev
, and
M. V.
Fedorov
,
Electrochim. Acta
110
,
762
(
2013
).
34.
C.
Müller
,
S.
Vesztergom
,
T.
Pajkossy
, and
T.
Jacob
,
Electrochim. Acta
188
,
512
(
2016
).
35.
S.
Rivera-Rubero
and
S.
Baldelli
,
J. Phys. Chem. B
108
,
15133
(
2004
).
36.
B.
Rotenberg
and
M.
Salanne
,
J. Phys. Chem. Lett.
6
,
4978
(
2015
).
37.
E. S. C.
Ferreira
,
C. M.
Pereira
,
M. N. D. S.
Cordeiro
, and
D. J. V. A.
dos Santos
,
J. Phys. Chem. B
119
,
9883
(
2015
).
38.
N.
Jäckel
,
S.
Patrick Emge
,
B.
Krüner
,
B.
Roling
, and
V.
Presser
,
J. Phys. Chem. C
121
,
19120
(
2017
).
39.
S. M.
Mahurin
,
S. P.
Surwade
,
M.
Crespo
, and
S.
Dai
,
J. Raman Spectrosc.
47
,
585
(
2016
).
40.
C.
Gomes
,
R.
Costa
,
C. M.
Pereira
, and
A. F.
Silva
,
RSC Adv.
4
,
28914
(
2014
).
41.
Q.
Zhang
,
Y.
Han
,
Y.
Wang
,
S.
Ye
, and
T.
Yan
,
Electrochem. Commun.
38
,
44
(
2014
).
42.
C. L.
Bentley
,
A. M.
Bond
,
A. F.
Hollenkamp
,
P. J.
Mahon
, and
J.
Zhang
,
Electrochim. Acta
109
,
554
(
2013
).
43.
G.
Feng
,
R.
Qiao
,
J.
Huang
,
S.
Dai
,
B. G.
Sumpter
, and
V.
Meunier
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
13
,
1152
(
2011
).
44.
F.
Silva
,
C.
Gomes
,
M.
Figueiredo
,
R.
Costa
,
A.
Martins
, and
C. M.
Pereira
,
J. Electroanal. Chem.
622
,
153
(
2008
).
45.
A. N.
Frumkin
,
O. A.
Petrii
, and
B. B.
Damaskin
, in
Comprehensive Treatise of Electrochemistry
, edited by
J. O.
Bockris
,
B. E.
Conway
, and
E.
Yeager
(
Springer US
,
New York
,
1980
), pp.
221
285
.
46.
N.
Hjalmarsson
,
D.
Wallinder
,
S.
Glavatskih
,
R.
Atkin
,
T.
Aastrup
, and
M. W.
Rutland
,
Nanoscale
7
,
16039
(
2015
).
47.
M.
Balabajew
and
B.
Roling
,
Electrochim. Acta
176
,
907
(
2015
).
48.
S. R.
Taylor
and
E.
Gileadi
,
Corrosion
51
,
664
(
1995
).
49.
P.
Reichert
,
K. S.
Kjær
,
T. B.
van Driel
,
J.
Mars
,
J. W.
Ochsmann
,
D.
Pontoni
,
M.
Deutsch
,
M. M.
Nielsen
, and
M.
Mezger
,
Faraday Discuss.
206
,
141
(
2017
).
50.
M.
Drüschler
,
B.
Huber
, and
B.
Roling
,
J. Phys. Chem. C
115
,
6802
(
2011
).
51.
R.
Atkin
,
N.
Borisenko
,
M.
Drüschler
,
F.
Endres
,
R.
Hayes
,
B.
Huber
, and
B.
Roling
,
Fundam. Aspects Ionic Liq. Sci.
192
,
44
(
2014
).
52.
M.
Gouverneur
,
J.
Kopp
,
L.
van Wüllen
, and
M.
Schönhoff
,
Phys. Chem. Chem. Phys.
17
,
30680
(
2015
).
53.
X.
Zhang
,
Y.-X.
Zhong
,
J.-W.
Yan
,
Y.-Z.
Su
,
M.
Zhang
, and
B.-W.
Mao
,
Chem. Commun.
48
,
582
(
2012
).
54.
K.
Motobayashi
,
N.
Nishi
,
Y.
Inoue
,
K.
Minami
,
T.
Sakka
, and
M.
Osawa
,
J. Electroanal. Chem.
800
,
126
(
2017
).

Supplementary Material

You do not currently have access to this content.