11年磨一剑！北大潘锋&厦大李剑锋新成果登Nature，揭示界面水分子结构

TOP前言
“TOP大学来了”小编按， 12月2日， 厦门大学李剑锋教授课题组联合 北京大学潘锋教授课题 组在国际顶级期刊《Nature》发表了 题为“In situ Raman spectroscopy reveals the structure and dissociation of interfacial water”的研究论文，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
“TOP大学来了”小编按，12月2日，厦门大学李剑锋教授课题组联合北京大学潘锋教授课题组在国际顶级期刊《Nature》发表了题为“In situ Raman spectroscopy reveals the structure and dissociation of interfacial water”（《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。

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。
值得注意的是，此次是李剑锋教授第二次在Nature上发表文章。2010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。

水是人类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。
图文赏析

图1 探测Pd(hkl)表面的界面水

图2 界面水的拉曼光谱

图3 水解离

图4 界面水的HER剖面和拉曼光谱
个人简介

潘锋，北京大学教授、深圳研究生院副院长、新材料学院创院院长，锂电池领域著名学者。1985年获北大化学系学士，1988年获中科院福建物构所硕士（师从梁敬魁先生），1994年获英国Strathclyde大学博士，2011年起创建北京大学深圳研究生院新材料学院。
潘锋教授作为（共同）通讯作者，近5年内发表SCI论文210余篇，其中影响因子10以上的高水平论文120余篇，包括Nature 1篇、Nature Energy 1篇、Nature Nanotechnology 3篇、Advanced Materials 6篇、Advanced Energy Materials 13篇、Nano Energy 29篇等，2015-2020连续六年入选Elsevier中国高被引学者榜单。
2018年获得美国电化学协会“ECS电池领域科技创新奖”，2021年获第七届“中国电化学贡献奖”，潘锋教授具有数十年在国际大公司从原创基础研究到创新产品产业化的丰富经历。

李剑锋，厦门大学化学化工学院教授。2003年本科毕业于浙江大学；2010年在厦门大学获得博士学位；2011-2014年分别在瑞士伯尔尼大学和瑞士苏黎世联邦理工学院从事博士后研究。主要研究领域为表面增强拉曼光谱、电化学、界面催化、公共安全领域的拉曼光谱快速检测等。在国际高水平学术刊物上发表论文150余篇，包括以第一作者或通讯作者身份在Nature、Nature Mater.、Nature Energy、Nature Nanotechnol.、Nature Catal.、Nature Protoc.、Nature Commun.、Chem. Rev.等杂志上，被SCI他引7000余次，授权专利7项，撰写英语书章节4部。担任J. Phys. Chem.副主编。曾获全国百篇优秀博士论文奖、基金委杰出青年基金、优秀青年基金、中国青年科技奖、入选中组部万人计划-科技创新领军人才和高层次青年人才。
审核、编辑：大可

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