12月2日，《自然》刊發廈門大學化學化工學院教授李劍鋒課題組題為《原位拉曼光譜揭示界面水分子結構和其解離過程》的研究論文。通過與北京大學深圳研究生院教授潘鋒課題組合作，他們揭示了鈀單晶電極界面水分子構型及其在析氫反應中的核心機制，為提升電催化反應速率提供了一種新的策略，解開了界面水分子結構如何調控電催化反應這一科研難題。
水是我們賴以生存的生命源泉，也是科學發展各個領域的重要角色。在可再生能源科學領域，水分子更是直接參與到眾多重要的電催化反應之中。可是，處于電極/溶液界面的水分子，作為反應過程的重要研究對象，數目遠遠低于體相水分子，而電極電勢的實時變化又將極大影響真實的反應進程，必須在電場控制的條件下進行原位研究才能如實獲得相關信息。因此，關于界面水分子在電催化反應過程中的結構變化與作用機制的研究變得困難重重。
李劍鋒課題組利用原位表面增強拉曼光譜技術，在電催化析氫反應過程中，對鈀單晶電極/溶液界面水分子的構型及其動態變化過程進行實時監測。
他們發現，除了已知的含有氫鍵的水分子，界面上還有一類與陽離子鍵合的水分子。正是在陽離子和電極電勢協同作用下，無序的水分子排布成更為有序的特殊結構，這種結構可以加速電極與水分子間的電荷轉移，進而極大提升電催化反應析氫的速率，為指導綠色制氫提供新的理論途徑。
固-液界面的摩擦起電行為是表界面的重要性質之一，與界面摩擦與潤滑狀態、雙電層的形成、能量耗散過程等相關，但內在工作機制存在較多未解之謎。實現原位動態監測是揭示其界面起電行為的重要技術手段之一。中國科學......
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