新加坡国立大学毛献文团队JACS：亚颗粒尺度原位成像揭示电催化中间体与阳离子效应

该研究由新加坡国立大学毛献文教授团队在JACS上发表，旨在开发一种亚颗粒尺度的原位单分子超分辨成像方法，以电催化析氢反应为模型，直接观测单个金属纳米颗粒上电催化中间体的生成与反应行为。背景中，传统电化学表征只能获得整体平均信号，无法揭示纳米颗粒内部角、边、基面等不同区域的结构-反应活性差异。研究目的即突破这一局限，通过集成三电极微流控电化学池与单分子荧光成像平台，实时记录反应事件并构建空间反应速率图谱。结论表明：纳米颗粒内部存在显著的空间反应异质性，角区域活性最高；反应活性随阳离子尺寸增大（Li⁺>Na⁺>K⁺>Cs⁺）而降低；电解质浓度存在最优窗口（约0.5 M NaCl）。该方法为理解真实电极界面反应过程提供了新实验工具，并为电催化剂和电解质体系的理性设计提供了重要参考。