南京大学王伟&王晖Angew.: Ag纳米粒子电化学氧化过程中动态电子耦合成像！

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研究内容

金属电极和单个纳米实体之间的电子耦合具有极为重要的研究意义，它会影响异质电子转移。

南京大学王伟教授课题组展示了一种简单的光学技术，用于直接成像Au电极上单个Ag纳米粒子电化学氧化过程中的瞬态界面电子耦合。通过跟踪银纳米粒子电子转移过程中的光强变化，首次观察到倾角行为以指示动态界面Au-Ag电子耦合。Au电极和单个Ag纳米粒子之间的这种界面相互作用有助于穿过单个纳米粒子的氧化屏障，并且与纳米粒子的形态和尺寸无关。结果表明界面电子耦合促进了单个纳米粒子的电子转移，并为理解纳米电化学的详细机制提供了重要的见解。相关工作以“Directly Imaging Dynamic Electronic Coupling during Electrochemical Oxidation of Single Silver Nanoparticles”为题发表在Angewandte Chemie International Edition上。

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研究要点

要点1. 作者主要通过通过单色明场(BF)成像技术研究了单个Ag纳米粒子电化学氧化过程中界面电子耦合相互作用的直接监测。发现单个Ag纳米颗粒完全氧化之前，BF成像迹线下降，倾角行为揭示了波长依赖性。

要点2. 原位可见透射光谱结合电化学测量揭示了Au-Ag电子转移过程。单个纳米粒子水平的浸渍行为和电化学氧化之间的同步说明界面电子耦合促进了单个Ag纳米粒子与电极表面之间的电子转移，并进一步有助于跨越氧化的能垒。

要点3. 通过原位可见光透射光谱进一步验证了这种倾角行为，通过引入具有不同尺寸和形态的Ag纳米颗粒显示倾角行为的异质性，揭示Au-Ag电子耦合到单纳米粒子水平的异质性。这表明界面电子耦合相互作用主导了单个纳米粒子的电子转移效率。

这项工作提出了一种简单的光学成像技术来监测电化学过程中低至单个纳米粒子水平的动态Au-Ag电子耦合相互作用，并指出这种界面电子耦合是单个纳米粒子电化学活性的关键。这种电化学成像策略为定量研究单个纳米实体和电极之间的动态电子耦合提供了一个多功能平台，也为理解电化学过程中异质电子转移的机制开辟了一条途径。

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研究图文

图1. 通过明场成像技术监测电化学氧化过程中单个银纳米粒子的各种状态。

图2. BF技术在各种入射光和基板下成像的单个77.4 nm AgNS在电化学氧化过程中的不同行为。

图3. 电化学氧化过程中金电极上单个77.4 nm AgNS的可见光透射光谱。

图4. 在660 nm LED照明下，不同尺寸和形态的Au电极上单个Ag纳米颗粒的电化学氧化行为。

图5. 从BF测量中提取的单个Ag纳米颗粒的电化学行为与Au电极上的可见透射光谱的比较。

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文献详情

Directly Imaging Dynamic Electronic Coupling during Electrochemical Oxidation of Single Silver Nanoparticles

Bo Jiang, Wenjie Gu, Wenxuan Jiang, Mengqi Lv, Ben Niu, Xue-Jun Wu, Wei Wang*, Hui Wang*

Angew. Chem. Int. Ed.

DOI: 10.1002/anie.202209964