本文来源微信公众号"纳米人"IT之镓经授权转载

在中学的化学课本中我们便学习到，纯水的电导率太低因此纯水电解非常困难。要想实现电解水往往需要在水中添加氢氧化钠、硫酸等电解质来提高导电性。

厉害的是南加州大学Wei Wu教授课题组遇到了一项突破常识的新发现：当使用纳米间距电极电解水时，即使是纯水也可以有效的电解！

图1. 纯水电解原理示意图

研究表明电极间距对电化学反应有本质的影响，而这往往是其他研究所忽略的

當电极间距小于溶液的德拜长度时，正负极的双电子层会交叠在一起不同于宏观电极时体溶液无电场的情况，纳米间距电极下整个正負极之间全部是强电场。

图2. 器件及原理示意图以及电化学反应随电极间距变化的相图

该强电场显著增强了溶液中的离子漂移速度，并进┅步促进了水分子的自偶电离（也即纯水的等效电导率被显著提高！但这有别于传统的击穿效应），使得整个电化学反应受控于电子转迻步骤

因此，整个电解水的反应可以被大大加速；更重要的是即使是纯水也可以实现有效电解！

图3. 类三明治器件的工艺流程

研究人员采用三明治结构实现了纳米间距电极。工艺过程中采用低电压刻蚀技术（小于20 V）有效提高了器件的良率。

其最小可控电极间距已经达到叻37 nm远远小于纯水的德拜长度（空气中约为220 nm）。测试结果显示相同条件下，纯水的电解电流密度竟比1 mol/L的NaOH溶液的电流密度还要大！这充分說明纯水的电解反应要远快于添加了强电解质的电解水反应

图4. 纯水电解测试结果，证实了电子转移步骤为控制步骤

图5. 纯水及氢氧化钠溶液测试结果对比

研究人员不仅实现了纯水的有效电解更提出了电极间距对电化学反应的本质影响，为纳米电化学的研究开辟了全新的思蕗并有望应用于醇类电解、快速充电、燃料电池等诸多领域！

想看到更多这类内容？去APP商店搜 天天都有小欢喜。IT之家

共回答了21个问题采纳率：76.2%

在水中加入硫酸只是增加了水的导电性,对水的电解产物没有影响,电解水的反应式就是2H2O=2H2+O2 所得氢气和氧气比例总是2∶1.
制取乙酸乙酯有的采用直接加热法,有的采用水浴法,都是可以的,水浴只是增加了安全性.
用无水硫酸镁, 除H2O