北京时间12月2日0时,Nature刊发厦门大学化学化工学院李剑锋教授课题组题为“InsituRamanspectroscopyrevealsthestructureanddissociationofinterfacialwater”(《原位拉曼光谱揭示界面水分子结构和其解离过程》)的研究论文。通过与北京大学深圳研究生院潘锋教授课题组合作,他们揭示了钯单晶电极界面水分子构型及其在析氢反应中的核心机制,为提升电催化反应速率提供了一种新的策略,解开了界面水分子结构如何调控电催化反应这一科研难题。
水是我们赖以生存的生命源泉,也是科学发展各个领域的重要角色。在可再生能源科学领域,水分子更是直接参与到众多重要的电催化反应之中。可是,处于电极/溶液界面的水分子,作为反应过程的重要研究对象,数目远远低于体相水分子,而电极电势的实时变化又将极大影响真实的反应进程,必须在电场控制的条件下进行原位研究才能如实获得相关信息。因此,关于界面水分子在电催化反应过程中的结构变化与作用机制的研究变得困难重重。
李剑锋课题组利用原位表面增强拉曼光谱技术,在电催化析氢反应过程中,对钯单晶电极/溶液界面水分子的构型及其动态变化过程进行实时监测。
他们发现,除了已知的含有氢键的水分子,界面上还有一类与阳离子键合的水分子。正是在阳离子和电极电势协同作用下,无序的水分子排布成更为有序的特殊结构,这种结构可以加速电极与水分子间的电荷转移,进而极大提升电催化反应析氢的速率,为指导绿色制氢提供新的理论途径。
厦门大学化学化工学院博士毕业生王耀辉(现为厦门大学博士后)和郑世胜(厦门大学能源学院本科毕业生,现北京大学深圳研究生院博士生)为该研究工作的共同第一作者,李剑锋教授和北京大学深圳研究生院的潘锋教授为共同通讯作者。
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延
伸
阅
读
李剑锋:
沉潜“增强拉曼光谱技术”十一年又磨一剑
此次是李剑锋教授第二次在Nature上发表文章。年,正是李剑锋攻读博士学位的最后一年,当年他在田中群教授课题组发明了一种新型的增强拉曼光谱技术,并将成果刊发于Nature。那是李剑锋教授科研生涯中的第一篇Nature,也是厦门大学作为第一单位登上Nature的首篇文章。
凌晨四点的厦大是我独爱的风景
时隔11年,李剑锋率领自己的团队再次在Nature上发表学术论文,回顾这些年的科研生涯,李剑锋谈到了传承二字。
此篇论文的研究方法根植于十一年前发明的增强拉曼光谱技术,而研究的对象——单晶电极界面水分子,也是李剑锋攻读博士学位期间就开始刻苦钻研的课题。
当年实验设备简陋,机时紧张,为了争取多做实验的机会,李剑锋与同学错峰而行,日夜颠倒地熬在实验室里,凌晨四点的厦大是他独爱的风景。“那几年的努力和坚持总算熬出了成果,但我变成了一个胖子。”李剑锋自我调侃道。
不论是当年那个每天在实验室熬到凌晨四点的李剑锋,还是现在常在灯火通明的实验室里工作到深夜、“走得比学生更晚”的李剑锋,他总是坚定地走着自己的路——成功是99%的努力加1%的天才,而99%的努力更重要,努力、坚持、积累,必能成。
传承的另一方面,来源于当年李剑锋的博士导师、化学化工学院田中群院士的言传身教。
忆起当年,李剑锋非常感谢导师田中群对他的培养,尤其是教导他养成良好的科研习惯。入学后,田中群教授很快便让他参与大量的论文撰写和检查工作,但是针对的不是正文内容,而是论文的参考文献部分。
在文献管理软件并不普及的年代,李剑锋只能耐着性子,一篇篇查验参考文献的出处是否属实、一处处核对行文格式是否规范、一句句检查标点符号是否准确……
当年的李剑锋有些不思其解,但随着科研之路的深入,他也渐渐明白了导师的“良苦用心”。千里之行,始于足下,做实验、处理数据、写论文,无不需要对科学严谨认真的钻研和对细节无微不至的把控。
而今,李剑锋作为导师也同样以此要求自己的学生:不忽视任何一个“微不足道”的现象,