Nature Communications：电荷在微滴氧化还原化学中的作用

吴宗涵

2024-05-01

在自然界或实验室中超声处理或电喷雾过程中出现的带电水微滴中，反应化学的热力学可以相对于体相发生显著变化。鉴于此，来自劳伦斯伯克利国家实验室的Teresa Head-Gordon通过研究模拟电荷不平衡增加的水滴来产生氧化还原剂，如羟基和氢自由基以及溶剂化电子，为观察加速化学提供了理论基础。

文章要点：

1) 该研究计算了控制电子转移过程的OH⁻和H⁺的水合焓，以及离子的垂直电离能和垂直电子亲和力的相应变化，以产生OH^•和H^•反应物质，并且，当液滴电荷达到瑞利极限的20~50%时，OH^-和H⁺的水合焓降低了超过50 kcal/mol，使得电子转移在热力学上变得有利，这与H⁺更有利的垂直电子亲和力和OH⁻更低的垂直电离能相对应；

2) 此外，研究表明，纳米级的计算和结论扩展到了实验微滴长度尺度，液滴电荷与化学反应活性的相关性说明了H₂O₂的形成，并对观察到的微滴中以增强的速率发生的其他氧化还原反应具有明确的意义。

参考资料：

Heindel, J.P., LaCour, R.A. & Head-Gordon, T. The role of charge in microdroplet redox chemistry. Nat. Commun. (2024).

DOI: 10.1038/s41467-024-47879-0

https://doi.org/10.1038/s41467-024-47879-0