顆粒在線訊：近日，中國科學院院士、中科院大連化學物理研究所催化國家重點實驗室分子催化與原位表征研究組研究員李燦與研究員范峰滔等在液相原位電化學成像的研究方面取得新進展，實現(xiàn)了電催化過程中電荷轉(zhuǎn)移過程的納米尺度直觀成像，直接觀察到金屬電極在微納尺度存在空間差異的界面內(nèi)電勢差，突破了人們在傳統(tǒng)電化學方面對電子轉(zhuǎn)移過程的認識。

　　電化學反應的內(nèi)在驅(qū)動力是電化學勢，而電化學勢的決定因素是界面內(nèi)電位差，即電子轉(zhuǎn)移情況。如何探測界面電勢的局域分布，揭示其與電子轉(zhuǎn)移動力學之間的內(nèi)在關系對于理解納米催化劑的反應機理十分重要。長期以來，研究人員設想通過納米探針觀測反應過程的電子轉(zhuǎn)移情況，但該尺度下的電流微弱，常受到外界噪音干擾。另外，液相中化學物種的擴散過程常使電化學成像難以穩(wěn)定。在電催化過程中，催化反應與電子轉(zhuǎn)移過程卷積在一起，使得該電子轉(zhuǎn)移過程難以直接探測。

　　該工作中，李燦團隊建立了具有納米級空間分辨率的原子力顯微鏡和掃描電化學成像聯(lián)用的表征方法。該方法利用納米探針的移動掃描測量了能夠轉(zhuǎn)移電子的外球電對分子和催化產(chǎn)物分子的局域分布，實現(xiàn)了對電子轉(zhuǎn)移過程和電催化反應過程的原位反應成像。在金屬納米顆粒上的電子轉(zhuǎn)移成像發(fā)現(xiàn)，該過程呈現(xiàn)位點依賴的空間異質(zhì)性，突破了人們對金屬電極上電子轉(zhuǎn)移過程的微觀認識。通過解耦傳質(zhì)效應對界面電子轉(zhuǎn)移的干擾，數(shù)學建模的有限元方法提取速率常數(shù)和內(nèi)電勢差測量等實驗，研究揭示了空間差異的界面內(nèi)電勢差與電子轉(zhuǎn)移速率常數(shù)對數(shù)間的線性關系。該方法在電化學領域?qū)﹄娮愚D(zhuǎn)移過程和催化反應實現(xiàn)原位觀測，為原位成像技術(shù)的發(fā)展以及電催化過程機理探測方面提供新思路。國際同行認為，該工作是原位掃描電化學探針技術(shù)的新里程碑，使人們可以從物理化學底層原理出發(fā)，發(fā)現(xiàn)納米催化劑的結(jié)構(gòu)-性能關系。

　　相關研究成果以Visualizing the Spatial Heterogeneity of Electron Transfer on a Metallic Nanoplate Prism為題，發(fā)表在《納米快報》（Nano Letters）上。研究工作得到國家自然科學基金委員會、“人工光合成”基礎科學中心項目、中科院和大連化物所等的資助。

納米分辨的電化學成像技術(shù)揭示了金屬納米顆粒上頂角區(qū)域的電子轉(zhuǎn)移速率最大