科学家找到了引导和优化电化学过程的新途径

优化电化学反应对于向可再生能源过渡至关重要。在电化学反应中，电流和电势差用于结合和诱导反应。电化学是制氢、电池技术乃至可持续化学的先决条件。

尽管近年来该领域的技术取得了很大的发展，但仍有改进的空间，距离大规模工业应用还有很长的路要走。

来自波鸿鲁尔大学RESOLV卓越集群和巴黎高等师范学院的科学家们发现了两个新的方面来控制并从而优化带电界面的电化学反应。

他们在《美国化学会杂志》上描述了他们的研究结果。该文章已被该杂志选为封面。

表面敏感光谱

为了了解带电界面的复杂行为，研究小组检查了一个关键参数，称为带电金属/水界面分子的酸解离常数(pKa)。尽管在本体溶液中，该值是众所周知的，但据推测，对于酸/碱化学至关重要的该参数在电极附近可能有很大不同。然而，在电化学条件下测量pKa值在实验上具有挑战性。

为了解决这个问题，Havenith团队将先进的表面特定光谱技术(特别是表面增强拉曼光谱(SERS))与理论建模相结合。结果随施加的电压而变化：带电界面处的酸碱化学与本体溶液中的化学明显不同。

疏水层和强电场

他们的发现强调了控制带电界面酸碱反应的两个关键机制：局部疏水性的影响和强局部电场的影响。通过分析甘氨酸分子的质子化/去质子化，研究人员观察到靠近金属表面的疏水性水/水界面，导致甘氨酸的两性离子形式不稳定。当增加施加的电位时，效果会放大。

他们的结果展示了金属/水界面局部溶剂化特性的变化，为微调电化学反应性提供了新途径。这些见解为优化电化学过程和设计新颖的催化策略提供了新的机会，因为这两个因素都可以以受控的方式进行调整。