水溶液中裸金（Au）纳米颗粒的离子特异性吸附：双电层结构与表面电势
化学物理
2021-04-14 v1 计算物理
摘要
我们利用不可极化经典分子动力学计算机模拟，研究了尺寸为 - nm 的裸金（Au）纳米颗粒（NPs）在具有较大物理化学多样性的各种阴离子钠盐（Cl、BF、PF、Nip（硝基酚盐）、三价和四价铁氰化物（HCF））水溶液中的溶剂化与静电性质。我们发现离子在 Au-NPs 上的吸附结构和空间分布具有显著的晶面选择性：钠和某些阴离子（如 Cl、HCF）更多地吸附在 NP 的“棱边” (100) 和 (110) 晶面上，此处水合结构更为无序；而其他离子（如 BF、PF、Nip）则倾向于强烈吸附在延展且较为平坦的 (111) 晶面上。特别是其化学结构中含有芳香环的 Nip，会强烈吸附并显著扰动 NP (111) 晶面上的第一层水单分子层结构。此外，我们通过将计算得到的静电势分布的长程衰减映射到标准 Debye-Hückel 形式，计算了吸附量、径向分辨静电势，以及远场有效静电表面电荷与电势。我们展示了如何通过这些值与一个有效表面电荷和电势之间的解析 Adsorption-Grahame 关系，外推到其他离子强度。我们发现所有盐均呈现负的有效表面电势，范围从 NaCl 的 mV 到 NaNip 的约 mV，与 zeta 电势的典型实验范围一致。我们讨论了这些数值如何依赖于表面定义，并将其与 NP 表面附近显式计算的静电势（在 V 范围内高度振荡）进行了比较。
引用
@article{arxiv.2009.07245,
title = {Ion-specific Adsorption on Bare Gold (Au) Nanoparticles in Aqueous Solution: Double-Layer Structure and Surface Potentials},
author = {Zhujie Li and Victor G. Ruiz and Matej Kanduč and Joachim Dzubiella},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.07245},
year = {2021}
}