电子转移(ET)和电催化剂表面的催化反应之间的关系使得电化学过程在理解和控制方面具有挑战性。如何通过实验确定发生在纳米尺度上的电子转移过程对于理解活性部位的整体电化学反应过程非常重要。

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最近，来自中国科学院大连化学物理研究所的LI Can教授和FAN Fengtao教授领导的研究小组捕捉到了电催化过程中的电子转移成像。

这项研究最近发表在《Nano Letters》上。

研究人员建立了一种具有纳米级空间分辨率的原位电化学成像方法，该方法结合了原子力显微镜和扫描电化学成像。这种方法可以实现扫描纳米探针的三维运动以绘制生成的外球面电子转移分子和催化产物分子的局部分布。

金属纳米板上的可视化电子转移图像直接证明了纳米尺度上的电子转移过程呈现出随位置变化的异质性。

此外，为了解开质量转移效应对电子转移的干扰，研究人员进行了一系列精心设计的实验和复杂的数学建模来提取速率常数和内部电位差。他们发现，界面内电位差和速率常数之间的关系遵循线性方式。

这项工作实现了对电化学反应中电子转移过程和催化反应的原位观测，这为原位成像表征方法的发展和电催化反应机理的检测提供了新思路。

“这是扫描电化学探针技术的一个新里程碑，它使得从物理和化学原理的底部发现纳米催化剂的结构-性能关系成为可能，”一位评审员说道。