近日，我校化学与化工学院陈前进研究员课题组在国际知名期刊《美国化学学会-纳米》（ACS Nano）上发表了题为《单晶金微米片表面辐射状分布的电子转移》（Radially Distributed Electron Transfer on Single-Crystalline Surface of Gold Microplates）的研究论文。化学与化工学院2021级硕士研究生李英健和2022级博士研究生周华旭为论文共同第一作者，陈前进研究员为论文的通讯作者，东华大学为唯一通讯单位。

电子转移普遍存在于许多化学反应和生物现象；然而，电催化过程中电子转移动力学的空间异质性尚未得到充分研究。测量和理解局部电子转移对于探究电催化剂的内在活性和实现性能的进一步改进至关重要。通过使用扫描电化学池显微镜（SECCM）对金微米片单晶表面的氧化还原电化学进行空间解析，课题组发现了一个有趣的辐射状分布的电子转移现象，即无论氧化还原反应类型如何，微米片周围区域的电子转移反应动力学要显著高于中心区域。结合基于原子力显微镜的红外光谱（AFM-IR）对局部化学异质性的协同测试，推断这种电子转移的辐射状分布源于微米片表面配体的不均匀分布。随后，通过温和的室温老化或氧等离子体处理可以去除表面配体，从而消除电子转移的空间异质性。除了深入了解了纳米尺度下电子转移的空间异质性外，课题组的工作还强调了纳米晶体表面吸附的有机物质对电催化的重要影响。

（单个金微米片的SECCM和AFM-IR协同测试示意图）

作者首先合成了尺寸为5-20μm的三角形和六边形单晶金微米片，并将其分散在玻璃碳电极表面。利用SECCM技术，观察了单个金微米片表面的电子转移过程。在质子还原、氧析出的内球反应和[Ru(NH3)6]3+还原的外球反应中，电子转移速率从外围区向中心区呈明显的径向梯度。

（基于SECCM的单个金微米片上的内、外球反应电子转移过程分析）

基于AFM-IR发现，这种辐射状分布的电子转移源于合成过程中吸附在金微米片表面有机配体的不均匀分布。随后，在室温下对含金微米片的悬浮液进行简单的室温老化和氧等离子体处理，可以有效地去除配体，从而使金微米片上的电子转移过程均匀分布。这项研究提高了我们对亚微米尺度电子转移的空间异质性的理解，并阐明了表面配体对纳米催化剂电催化性能的影响。

（基于AFM-IR的单个金微米片上有机配体分布的研究）

该研究工作得到了国家自然科学基金、上海市自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金的资助。

文章DOI：10.1021/acsnano.4c14853

课题组主页：https://www.x-mol.com/groups/qianjinchen2105