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[1]李剑锋教授、程俊教授课题组.原位表征电化学固液界面上的水分子构型[J].厦门大学学报(自然科学版),2019,58(04):461-461.[doi:10.6043/j.issn.0438-0479.201904201]
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原位表征电化学固液界面上的水分子构型(PDF/HTML)
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《厦门大学学报(自然科学版)》[ISSN:0438-0479/CN:35-1070/N]

卷:
58卷
期数:
2019年04期
页码:
461-461
栏目:
厦门大学研究亮点
出版日期:
2019-07-28

文章信息/Info

Title:
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文章编号:
0438-0479(2019)04-0461-01
作者:
李剑锋教授、程俊教授课题组
Author(s):
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关键词:
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Keywords:
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分类号:
-
DOI:
10.6043/j.issn.0438-0479.201904201
文献标志码:
A
摘要:
自然界中水无处不在,人们对水分子的研究已经长达一个多世纪.特别是在材料表面,从原子结构层面理解界面水所发生的各种物理和化学过程,将有利于指导开发更好的技术和器件应用于能源和环境领域.在电化学中,界面水的详细结构,比如其在双电层中的取向以及复杂的氢键网络,对电极材料的电化学性能具有显著影响.然而,目前我们依然缺乏这些界面水在不同电位下清晰的构型图像.在原子级平整的单晶表面进行光谱检测,将有助于揭示界面反应的机理和构型相关的活性,对电化学能源界面的研究具有重要意义. 厦门大学化学工学院李剑锋教授课题组和程俊教授课题组合作,采用李剑锋教授课题组于2010年发展的壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱(SHINERS)[1],首次在Au(111)和(100)单晶电极表面上获得了界面水的拉曼信号,并且在析氢反应过程中原位观测到了界面水的两种构型转变,发现:界面水随着电位的负移,由“平行”结构向“单端氢朝下”,再向“双端氢朝下”变化.并采用程俊教授课题组最新发展的界面电极电势方法[2]模拟了不同电位下的Au(111)/水界面,模拟获得的双电层中界面水的3种构型以及相应的氢键数目,与实验数据很好地吻合,揭示了双电层的原子级结构.该研究成果以“In situ probing electrified interfacial water structures at atomically flat surfaces”[3]为题发表于《Nature Materials》. 该研究首次在实验和理论层面,将界面水的构型转变以及氢键断裂与精确的电极电势标尺进行关联,对探知双电层的三维结构具有指导意义.同时,通过界面微观结构的认知,有助于理解负电位下的反应,如析氢反应、二氧化碳还原反应等.更进一步,利用该研究工作中使用的技术手段可以拓展应用于其他与电催化相关的固液界面体系的研究.
Abstract:
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参考文献/References:

[1] LI J F,HUANG Y F,DING Y,et al.Shell-isolated nano-particle-enhanced Raman spectroscopy[J].Nature,2010,464:392-395.
[2] LE J B,IANNUZZI M,CUESTA A,et al.Determining potentials of zero charge of metal electrodes versus the standard hydrogen electrode from based on density-functional-theory-based molecular dynamics[J].Physical Review Letters,2017,119(1):016801.
[3] LI C Y,LE J B,WANG Y H,et al.In situ probing electrified interfacial water structures at atomically flat surfaces[J].Nature Materials,2019.doi:10.1038/s41563-019-0356-x.

备注/Memo

备注/Memo:
曾礼娜 编写
更新日期/Last Update: 1900-01-01