Les scientifiques capturent l’image de transfert d’électrons dans le processus d’électrocatalyse. Crédit : DICP
L’implication entre le transfert d’électrons (ET) et la réaction catalytique à la surface de l’électrocatalyseur rend le processus électrochimique difficile à comprendre et à contrôler. Comment déterminer expérimentalement le processus ET se produisant à l’échelle nanométrique est important pour comprendre le processus global de réaction électrochimique sur les sites actifs.
Récemment, un groupe de recherche dirigé par le professeur LI Can et le professeur FAN Fengtao de l’Institut de physique chimique de Dalian (DICP) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a capturé l’imagerie par transfert d’électrons dans le processus d’électrocatalyse.
Cette étude a récemment été publiée dans la revue Lettres nano.
Les chercheurs ont mis au point une méthode d’imagerie électrochimique in situ avec une résolution spatiale à l’échelle nanométrique, qui combinait la microscopie à force atomique et l’imagerie électrochimique à balayage. Cette méthode peut réaliser le mouvement tridimensionnel de la nanosonde à balayage pour cartographier la distribution locale des molécules de transfert d’électrons sphériques externes générées et des molécules de produit catalytique.
Les images visuelles de transfert d’électrons sur des nanoplaques métalliques ont directement démontré que le processus de transfert d’électrons à l’échelle nanométrique présentait une hétérogénéité dépendante du site.
De plus, pour découpler l’interférence de l’effet de transfert de masse sur le transfert d’électrons, les chercheurs ont mené une série d’expériences élaborées et une modélisation mathématique complexe pour extraire la constante de vitesse et la différence de potentiel interne. Ils ont découvert que la relation entre la différence de potentiel interne interfaciale et la constante de vitesse suivait un mode linéaire.
Ce travail réalise l’observation in-situ du processus de transfert d’électrons et de la réaction catalytique dans la réaction électrochimique, et fournit de nouvelles idées pour le développement de la méthode de caractérisation par imagerie in-situ et la détection du mécanisme des réactions électrocatalytiques.
« Il s’agit d’une nouvelle étape dans les techniques de sonde électrochimique à balayage, permettant de découvrir la relation structure-performance du nanocatalyseur à partir des principes physiques et chimiques », a commenté l’un des évaluateurs.
Référence : « Visualizing the Spatial Heterogeneity of Electron Transfer on a Metallic Nanoplate Prism » par Wei Nie, Qianhong Zhu, Yuying Gao, Ziyuan Wang, Yong Liu, Xun Wang, Ruotian Chen, Fengtao Fan et Can Li, 14 octobre 2021, Lettres nano.
DOI : 10.1021/acs.nanolett.1c03529
