李灿院士团队Nano Lett.：可视化电子转移的空间异质性

通讯作者：范峰滔；李灿

通讯单位：大连化学物理研究所

在电化学催化过程中，电催化剂表面的电子转移(ET)和催化反应的参与使得电化学过程难以理解和控制。作为主要步骤ET过程，由于尚不清楚ET过程与纳米结构电催化剂的关系其过程仍然不明确。

基于此，李灿院士研究团队使用空间分辨电化学显微镜和原子力显微镜对单个Au三角形纳米板棱镜上局部增强的ET过程进行成像。相关工作以“Visualizing the Spatial Heterogeneity of Electron Transfer on a Metallic Nanoplate Prism”为题发表在Nano Letters上。

图1. 基于原子力显微镜(AFM-SECM)成像的扫描电化学显微镜示意图。

要点1. 研究人员直接观察到Au三角形纳米板上{111}面界定的角和边缘位置的ET电流增强，有限元方法(FEM)模拟结果表明，这在很大程度上与质量传输效应有关。解耦传质效应后，测得角位点的ET速率常数约为{111}面的2倍。

要点2. 研究人员证明Au纳米片/溶液界面的局部内部电位差的空间异质性在ET过程中起着关键作用。这种内部电位差与提取速率常数的对数具有线性相关性。观察到ET图像和氧还原反应图像之间的空间平行。

要点3. 这些结果为异质ET提供了直接图像，有助于理解和控制纳米级电化学过程和电极设计。

图2. 在不同偏压下分散在GC基板上的Au纳米片的电子转移图像。

图3. 原位探测局部内部电位差及其对水性电解质中TiO2基板上Au纳米片的ET过程的作用。

图4. 在GC底物上吸附了1-十二烷硫醇分子的Au纳米板的电子转移。

图5.GC基板上Au纳米板上的电催化氧还原反应(ORR)的成像。

链接：

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c03529