界面接触带电（CE）对固体表面的官能团很敏感，但其机理却知之甚少，特别是在液固液界面下。一个核心争议是CE中的载流子（电子和离子）在液体和固体之间的特性。

近日，中科院北京纳米能源与系统研究所王中林院士报道了系统研究了不同液体与不同化学官能团修饰的SiO₂表面的CE，并通过开尔文探针力显微镜（KPFM）测量了SiO₂表面的表面电荷密度。

文章要点

1）作者研究了改性SiO₂表面在413 K温度下CE电荷的衰减，根据热电子发射理论，在CE中电子转移的贡献与离子转移的贡献是不同的。通过记录转移电荷密度的衰减曲线，区分了电子转移和离子转移的贡献。结果表明，在改性后的SiO₂与去离子水的CE中既有电子转移，又有离子转移。

2）作者重点研究了不同官能团对CE的影响，结果发现，由于各基团的电子亲和力不同，全氟十二烷基可能会接收电子，而氨丙基则倾向于提供电子。当有机溶液（如CYH和DCM）接触改性SiO₂时，电子转移在CE中起主要作用，因为有机溶液中没有离子。而且，有机溶液和改性SiO₂之间的电子转移与SiO₂表面上的官能团无关。基于这些结果，作者提出了一种电子转移能带模型来解释液体和固体之间的CE。

3）通过在固体表面修饰不同的官能团有望用于优化摩擦电纳米发电机的输出性能。

该研究工作对基于液固CE的应用具有重要的指导意义。

Shiquan Lin, et al, Effects of Surface Functional Groups on Electron Transfer at Liquid-Solid Interfacial Contact Electrification, ACS Nano, 2020

DOI: 10.1021/acsnano.0c06075

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.0c06075