JACS：界面双电层电荷传输动力学
纳米技术
经典的电容研究结果显示，溶液相金属-电解质界面上的介电常数是常规水溶液介电常数的1/10，现代理论结果显示在这种溶剂环境中的电子转移垒势会大幅度降低，但是该理论仍未在实验中得以验证。有鉴于此，北卡罗来纳大学教堂山分校Gerald J. Meyer等报道了位于透明导电氧化物材料界面上双电层一定距离范围内的界面电子传输动力学和Gibbs自由能之间的关系。实验结果显示，溶剂的识别在0附近就能够形成，同时在和导电电极之间的距离达到15 Å以上数值才会增加到和无影响的体相溶液相当。同样的，作者发现，当处于界面双电层内，横向分子间电子传输（和半导体氧化物电极方向平行）的速率更快。以上结果为理论研究结果提供了实验验证，说明了溶液相的电荷传输、还原电催化反应在接近固体界面附近有巨大的动力学优势。
通过不同长度的亚甲基二膦酸链端基Zr4+结合到介孔结构ITO电极上，并作为离子桥作用，并且连接到三苯胺或者[RuII(bpy)2(4,4’-(PO3H2)2-bpy)]2+上，并分别测试界面电荷传输性能。
通过Marcus-Gerischer理论对该界面电荷传输性能进行探索，发现在Helmholtz平面中的重组能非常低，并且在Helmholtz平面中电荷传输的溶剂能垒基本为零。以上发现为理解生物、化学、催化领域中广泛存在的界面电荷传输相关应用提供了丰富和基础性经验。
参考文献
Rachel E. Bangle, Jenny Schneider, Daniel T. Conroy, Bruno M. Aramburu-Trošelj, and Gerald J. Meyer*
Kinetic Evidence that the Solvent Barrier for Electron Transfer is Absent in the Electric Double Layer, J. Am. Chem. Soc. 2020
DOI：10.1021/jacs.0c05226
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c05226
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