近日，我校“嘉量學者”、廈門大學的李劍鋒研究團隊與北京大學深圳研究生院潘鋒教授團隊合作，通過電化學原位拉曼光譜和分子動力學模擬技術研究了鈀單晶界面水分子結構及其解離過程，取得了突破性進展。相關研究成果以題為“In situ Raman spectroscopy reveals the structure and dissociation of interfacial water”于2021年12月01日發表在Nature上。我校作為發表者單位榮列其中。

李劍鋒教授于2020年12月受聘我校光電學院嘉量學者。受聘以來，李劍鋒教授迅速組建表面增強拉曼光譜檢測技術研究團隊，指導團隊教師開展研究工作，已取得階段性的成果。此次李劍鋒教授以中國計量大學為作者單位在Nature發表論文，這是我校光學工程學科建設工作取得的重要成果，也是我校在學術研究方面取得的重大突破，對提升我校學術影響力具有積極促進作用。

該工作將陽離子和界面水的結構與HER的電催化性能相關聯，利用拉曼光譜原位監測鈀單晶電極/溶液界面水分子的構型及其動態變化過程。電極/溶液界面除了已知的含有氫鍵的水分子之外，還有一類與陽離子鍵合的水分子，在電極電位與陽離子的共同作用下，界面水分子更為有效地排布成有序的結構，這類有序的界面水分子比氫鍵水分子更加接近電極表面，從而提高電荷轉移效率，提高HER性能。提高陽離子的濃度和價態會進一步增加有序水分子的含量，進一步提高HER反應速率。研究還發現單晶電極的晶面結構和電子結構都將影響陽離子鍵合水分子的含量和HER反應速率，證實了陽離子鍵合水分子加速HER反應速率具有普適性。該工作深入認識界面水分子結構對電催化反應過程的調控機制，解決了困擾電化學領域的長期難題，為提升電催化反應速率提供了一種新的策略。

圖1 探測Pd(hkl)表面的界面水

圖2 界面水的拉曼光譜

圖3 水解離

圖4 界面水的HER剖面和拉曼光譜

李劍鋒，男，廈門大學化學化工學院教授。2003年本科畢業于浙江大學；2010年在廈門大學獲得博士學位；2011-2014年分別在瑞士伯爾尼大學和瑞士蘇黎世聯邦理工學院從事博士后研究。主要研究領域為核殼納米結構、表面增強拉曼光譜、電化學、界面光電催化、公共安全和健康領域的拉曼光譜快速檢測等。以通訊作者身份在Nature、Nature Energy、Nature Nanotechnol.、Nature Mater.、Nature Catal.等國際高水平學術刊物上發表論文100余篇，被SCI他引10000余次，授權專利9項，撰寫英語書章節5部。擔任J. Phys. Chem.的副編輯。曾獲基金委杰出青年基金、優秀青年基金、中國青年科技獎、入選中組部“萬人計劃”科技創新領軍人才、中組部高層次人才-青年項目、全國百篇優秀博士論文獎。