De betrokkenheid tussen elektronenoverdracht (ET) en katalytische reactie aan het oppervlak van de elektrokatalysator maakt het elektrochemische proces een uitdaging om te begrijpen en te beheersen. Hoe het ET-proces op nanoschaal experimenteel kan worden bepaald, is belangrijk om het algehele elektrochemische reactieproces op actieve locaties te begrijpen.

Onlangs heeft een onderzoeksgroep onder leiding van prof. LI Can en prof. FAN Fengtao van het Dalian Institute of Chemical Physics (DICP) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) de beeldvorming van elektronenoverdracht in het elektrokatalyseproces vastgelegd.

Dit onderzoek is gepubliceerd in Nano Letters op 14 oktober.

De onderzoekers ontwikkelden een in-situ elektrochemische beeldvormingsmethode met ruimtelijke resolutie op nanoschaal, die atoomkrachtmicroscopie en scanning elektrochemische beeldvorming combineerde. Deze methode kan de driedimensionale beweging van de scannende nanosonde realiseren om de lokale distributie van de gegenereerde buitenste bolvormige elektronenoverdrachtsmoleculen en de katalytische productmoleculen in kaart te brengen.

De visuele elektronenoverdrachtbeelden op metalen nanoplaten toonden direct aan dat het elektronenoverdrachtproces op nanoschaal een plaatsafhankelijke heterogeniteit vertoonde.

Om de interferentie van het massaoverdrachtseffect op de elektronenoverdracht te ontkoppelen, voerden de onderzoekers bovendien een reeks uitgebreide experimenten en complexe wiskundige modellering uit om de snelheidsconstante en het interne potentiaalverschil te extraheren. Ze ontdekten dat de relatie tussen het interfaciale innerlijke potentiaalverschil en de snelheidsconstante een lineaire manier volgde.

Dit werk realiseert de in-situ observatie van het elektronenoverdrachtsproces en katalytische reactie in de elektrochemische reactie, en biedt nieuwe ideeën voor de ontwikkeling van in-situ beeldvormingskarakteriseringsmethode en de detectie van het mechanisme van de elektrokatalytische reacties.

"Dit is een nieuwe mijlpaal van de scanning elektrochemische sondetechnieken, waardoor het mogelijk wordt om de structuur-prestatierelatie van nanokatalysatoren te ontdekken vanaf de bodem van fysische en chemische principes", aldus een van de recensenten. + Verder verkennen

Wetenschappers onthullen lineaire wet tussen oppervlakteladingsdichtheid en reactiestroom in foto-elektrokatalyse