水溶液中金纳米颗粒的高度异质极化与溶剂化
化学物理
2021-09-20 v1 材料科学
计算物理
摘要
金纳米颗粒（NPs）在各种应用中的性能关键取决于NP-溶剂界面的结构，其中静电表面极化是影响水合、离子吸附和电化学反应的关键特征之一。在此，我们利用带有金原子可极化核-壳模型的经典分子动力学模拟，展示了显式金属极化率对各种阴离子（Cl、BF、PF、Nip（硝基酚盐）以及三价和四价铁氰化物（HCF））钠盐水溶液中外露金纳米颗粒的溶剂化和静电性质的显著影响。我们发现NP表面极化和静电势存在显著的空间异质性，这由高度依赖于晶面的界面水分子结构所介导。此外，离子特异的、依赖于晶面的离子吸附导致界面极化的巨大改变。与不可极化NP相比，极化率仅轻微改变水的局部偶极密度，但对静电表面势有实质影响，并导致NP表面离子的显著横向重分布。此外，单个一价离子的界面极化效应在远场中相互抵消，有效的德拜-休克尔表面势基本不受影响，正如连续介质“镜像电荷”概念所预期的那样。因此，金属NP的显式电荷响应对于准确描述和解释界面静电学（例如，催化和电化学中的电荷转移与界面极化）至关重要。
引用
@article{arxiv.2104.06250,
title = {Highly Heterogeneous Polarization and Solvation of Gold Nanoparticles in Aqueous Electrolytes},
author = {Zhujie Li and Victor G. Ruiz and Matej Kanduč and Joachim Dzubiella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.06250},
year = {2021}
}