单颗粒电化学异质性的新来源

【作者】 王伟； 魏巍；

【机构】 南京大学化学化工学院生命分析化学国家重点实验室；

【摘要】 单颗粒电化学是研究电活性纳米材料构效关系的一种新技术,也是纳米电化学的研究热点之一。这是由于单颗粒研究消除了不同纳米颗粒个体之间的形貌和结构差异。但若在研究中将不同颗粒展现出来的表观活性差异简单归因于其本征活性的不同则失之偏颇,其原因在于不同纳米颗粒和电极之间的电接触状况存在巨大的差异。通常实验测得的表观电化学活性是单颗粒本征活性和电接触这两个因素共同作用的结果。在极端情形下,结构完美(尺寸、晶面与结晶度等)、本征活性优异的颗粒会由于接触不良而表现得完全没有电化学活性。在单颗粒电化学发展的十余年间,尽管纳米颗粒与电极之间电学接触的异质性被时常提及,但一直未能得到明确证实。我们以立方结构的普鲁士蓝纳米颗粒(PBNPs)的离子嵌插反应为模型,成功揭示了电接触在影响单纳米粒子表观电化学活性中的重要作用。该研究通过在样品上溅射一层极薄的铂纳米层(～4.2 nm)来达到增强PBNPs与金基底间电子转移的目的。通过比较同一样品在溅射处理前后的电化学活性差异,研究发现该铂导电层不仅提高了PBNPs的表观电化学反应性,而且显著改善了其循环性能。通过均匀的铂层消除不同粒子和电极间各向异性的电接触,可以获得单纳米粒子的本征电化学活性,从而为建立更为准确有效的构效关系扫清了障碍。更多还原