AFM：超薄的非晶形氧化硅膜在阻挡氧的同时，增强了质子在堆积的金属氧化物纳米层的固体和固体界面之间的转移

水淼99

2020-02-06

       近日，加州大学伯克利分校劳伦斯伯克利国家实验室的Heinz Frei等人报道了，利用电化学阻抗谱和傅里叶变换红外反射吸收光谱(FT-IRRAS)发现，将超薄的非晶氧化硅层插入到堆叠的金属氧化物纳米层中时，可以使质子转移率在固体和固体界面之间出现很大的跳跃。通过原子层沉积(ALD)制备的Co₃O₄、SiO₂和TiO₂三层叠加的纳米层，其质子通量能达到2400±60 s^-1 nm^-2 (室温下pH=4)，而单个TiO₂ (5 nm)层的质子通量仅约为其的三分之一，为830 s^-1 nm^-2。根据FT-IRRAS的测量结果，这种显著的增强效应被认为来自于夹层的二氧化硅层，它分别与TiO₂和Co₃O₄纳米层形成界面SiOTi和SiOCo键，而O桥提供了跨越固体到固体界面的快速H⁺跳跃的路径。再加上2纳米ALD生长的SiO₂层的完全不透水性，使得质子在多叠层金属氧化物层间传输获得高通量，同时促进了不兼容催化环境的集成，从而形成纳米级的功能组件，如应用在人工光光合作用系统中，借助H₂O还原CO₂。

Won Jun Jo, Georgios Katsoukis, and Heinz Frei. Ultrathin Amorphous Silica Membrane Enhances Proton Transfer across Solid-to-Solid Interfaces of Stacked Metal Oxide Nanolayers while Blocking Oxygen. Adv. Funct. Mater. 2020.

DOI: 10.1002/adfm.201909262

https://doi.org/10.1002/adfm.201909262