電子轉移(ET)和電催化劑表面的催化反應之間的關係使得電化學過程在理解和控制方面具有挑戰性。如何通過實驗確定發生在納米尺度上的電子轉移過程對於理解活性部位的整體電化學反應過程非常重要。
最近，來自中國科學院大連化學物理研究所的LI Can教授和FAN Fengtao教授領導的研究小組捕捉到了電催化過程中的電子轉移成像。
這項研究最近發表在《Nano Letters》上。
研究人員建立了一種具有納米級空間分辨率的原位電化學成像方法，該方法結合了原子力顯微鏡和掃描電化學成像。這種方法可以實現掃描納米探針的三維運動以繪製生成的外球面電子轉移分子和催化產物分子的局部分佈。
金屬納米板上的可視化電子轉移圖像直接證明了納米尺度上的電子轉移過程呈現出隨位置變化的異質性。
此外，為了解開質量轉移效應對電子轉移的干擾，研究人員進行了一系列精心設計的實驗和複雜的數學建模來提取速率常數和內部電位差。他們發現，界面內電位差和速率常數之間的關係遵循線性方式。
這項工作實現了對電化學反應中電子轉移過程和催化反應的原位觀測，這為原位成像表徵方法的發展和電催化反應機理的檢測提供了新思路。
“這是掃描電化學探針技術的一個新里程碑，它使得從物理和化學原理的底部發現納米催化劑的結構-性能關係成為可能，”一位評審員說道。