聂双喜教授团队Nano Energy：用于定量研究液固界面电荷的摩擦电探针

液固界面电荷的高精度量化将推动液固界面物理化学机制进一步深入，也将推动包括材料化学、胶体化学、储能、催化和环保等领域的发展。然而，量化液固界面的电荷往往需要使用精密昂贵的仪器，这往往需要较长的测量时间和较高的研究门槛。幸运的是，单电极模式的液固摩擦纳米发电机可通过接触起电和静电感应的耦合效应直接获取液固界面电荷的转移量，并基于此可研究液固界面电荷转移的动态饱和过程。然而，通过电荷分离的方法获得液固界面电荷的差异化信息，实现液固界面双电层内不同极性电荷的有效量化仍然较难实现。

近日，聂双喜教授（点击查看介绍）团队报道了一种液体与电极直接接触的液固摩擦纳米发电机作为探针，用于量化液固界面处不同极性的电荷和液体能量收集，相关工作近日发表在Nano Energy 上。通过为探针设计两个空间排布的电极（液体依次接触），成功分离了不同极性的电荷。在液体与电极电势差的驱动下，50 ms内量化了转移电荷。探针转移电荷信号表明，纳米流体的分散物对液固界面电荷转移存在抑制作用。探针转移电荷信号和短路电流信号的综合使用可以用于反映液体的运动状态。这项工作为解决液固界面电荷难探测的瓶颈提供了潜在解决方案，也为加深液固界面化学的理解提供了新的视角。广西大学博士研究生罗斌为文章的第一作者，广西大学聂双喜教授为通讯作者。

图1. 探针的器件结构及其运行机制

图2. 单滴液体情况下的探针信号的探究与比较

图3. 探针的运行情况与液体的影响

图4. 不同运行参数下探针的信号结果

图5. 探针用于液体能量收集

本研究基于液固摩擦纳米发电机成功开发了可将液固界面处不同极性的电荷分离并分别量化的探针工具。该探针在静电力的锚定下实现了不同极性电荷的分离，在电势差的驱动下完成了液固界面电荷的高精度量化。这项工作加深了纳米流体与固体电荷转移现象的理解，并为材料、环境和催化等领域功能界面电荷转移相关的研究提供了一种新的便捷工具。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Triboelectric charge-separable probes for quantificationally charge investigating at the liquid-solid interface

Bin Luo, Tao Liu, Chenchen Cai, Jinxia Yuan, Yanhua Liu, Cong Gao, Xiangjiang Meng, Jinlong Wang, Song Zhang, Mingchao Chi, Ying Qin, Jiamin Zhao, Xinli Zhuang, Shuangfei Wang, Shuangxi Nie

Nano Energy, 2023, DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108532

导师介绍

聂双喜

https://www.x-mol.com/university/faculty/338324