2026年3月29日上午10 时许，中国科学院化学研究所文锐研究员到访本实验室进行学术交流，并在华南理工大学大学城校区B5栋副楼三楼会议室为实验室师生带来了题为“复杂电化学体系界面过程的原位成像研究”的学术报告。
在本次学术报告中，文锐研究员首先从电化学体系对实现碳达峰、碳中和目标的重要支撑作用切入，指出界面过程与电化学性能紧密相关，针对复杂界面开展电化学分析具有重要科学与应用价值。她明确提出当前复杂电化学界面研究面临的三大核心挑战：微观尺度原位成像难、动态电极过程解析难、物种信息同步获取难，而本次报告的核心就是围绕“如何实现电化学界面过程的跨尺度原位分析与测量”这一关键科学问题，系统分享了其团队在原位成像技术开发与电化学界面研究中的系列创新成果。
文锐研究员介绍，电化学扫描探针显微术（EC-SPM）是界面电化学分析和纳米测量学的重要手段，团队的核心研究策略为发展基于扫描探针显微镜（SPM）的原位高分辨测量方法，并结合原位光学-拉曼技术，实现复杂界面微观尺度原位成像、动态电极界面过程原位分析与跨尺度原位成像和物种识别的有机结合。报告中，她详细讲解了电化学扫描隧道显微镜（EC-STM）的工作原理与实验体系搭建，该技术实现了0.01 nm的空间分辨率，可完成原子/分子尺度电化学界面吸附结构和反应过程的原位解析，团队借此获得Au(111)表面TNT分子取向和排列结构的EC-STM图像，还清晰解析了Au(111)表面硝基芳烃电化学还原在分子水平的动态演化过程。针对STM扫描速度慢的问题，团队开发出原位高速扫描隧道显微镜（Video-STM），通过双向扫描、信号放大滤波等技术改进，实现50ms时间分辨率与0.01nm空间分辨率的兼顾，成功完成离子液体体系双电层结构的高分辨率成像，实时追踪到阳离子界面迁移轨迹，明确了其迁移方向、路径与速率等特征。
针对常规SPM难以应用于锂电池等复杂电化学界面原位分析的痛点，文锐研究员团队研发出环境型电化学扫描探针显微成像系统，通过集成电化学-SPM-环境控制设备，实现气氛环境调控、减震系统耦合，攻克了液-固、固-固复杂界面的原位分析难题。在液-固界面研究中，团队实现纳米尺度固体电解质界面膜（SEI）生长原位成像，提出SEI成核/生长新机制，发现无机SEI遵循2D/3D混合生长模型、有机SEI遵循2D瞬时成核生长模型；在锂-氧（Li-O₂）电池气-液-固三相界面研究中，在器件运行条件下原位监测到放电和充电过程中Li₂O₂的生长和分解，揭示膜状过氧化锂先于环形过氧化锂分解的规律，还发现促进Li₂O₂体相分解可有效降低电池过电位。在固-固界面研究中，团队构建界面感知电极，解决了固态电解质包埋下的固-固界面表征难题，通过原位EC-AFM实现金属锂-固态电解质界面的原位成像，揭示了动态SEI高离子电导柔性网络的生长与演化规律，发现其“刚柔并济”的力学特性；并基于锂沉积/剥离过程的原位成像结果，提出“大电流成核、小电流生长”的电流调控策略，使电池过电位从20mV降至10mV，循环寿命从90圈提升至480圈。此外，团队还研究了Au、Ag等亲锂合金界面层对锂沉积位点和SEI物化性质的调控作用，设计出双功能界面层实现循环中锂沉积位点的活性保持，同时对比分析了Li₁₀GeP₂S₁₂（LGPS）、Li₃PS₄（LPS）两种固态电解质与锂负极的界面演化规律，提出三明治结构固体电解质策略，充分发挥不同固体电解质材料的优势实现界面锂离子富集。
为解决跨尺度原位成像与同步获取化学信息的难题，文锐研究员团队整合扫描探针显微成像、共聚焦微分干涉差显微镜（LCM-DIM）与拉曼光谱技术，构建起探针成像-光学成像-拉曼光谱联用系统，实现跨尺度原位成像、快速动力学过程追踪与反应中间物种检测的同步进行。该联用系统被成功应用于Li-CO₂电池研究，团队跨尺度原位解析了CO₂电化学转化的界面反应路径，揭示放电过程中Li-CO₂反应通过表面路径进行的微观机制，还依据干涉环动态演化解析了膜状产物的分解路径，并基于原位可视化结果提出多相界面反应路径调控思路，通过改变电极结构调控产物形貌，减少电极钝化与产物脱附，有效提升Li-CO₂电池的可逆性。文锐研究员还介绍，团队研发的原位SPM成像分析平台已实现广泛应用，与北京大学、清华大学、康奈尔大学等国内外二十多所科研院校开展合作研究，技术成果被应用于电化学极化、光伏器件、生物体系、气敏传感等多个领域，为各类复杂体系的界面研究提供了重要技术支撑。
文锐研究员的报告从技术开发到应用研究层层递进，不仅展示了原位成像技术在电化学界面研究中的前沿进展，更为本实验室在复杂电化学体系界面分析与调控方面的研究提供了全新的技术思路和研究方法，报告内容引发了在场师生的强烈共鸣，赢得了热烈的掌声。报告结束后，文锐研究员还与实验室师生进行了深入的交流探讨。
文锐研究员做学术报告
刘军教授（右）向文锐研究员（左）赠送实验室纪念牌
报告人简介：
文锐，中国科学院化学研究所研究员，国家杰出青年基金获得者，博士生导师。2008年于中国科学院化学研究所获得理学博士学位。2008年至 2015年分别于日本东北大学、日本理化学研究所、德国基尔大学（洪堡学者）任博士后，2015年加入中科院化学所。2019年获中国分析测试协会科学技术奖（CAIA 奖）一等奖（1/4）；2022年入选英国皇家化学会会士。曾获得中国科学院优秀导师奖、京博优秀博士奖银奖指导教师、中国科学院大学领雁奖等荣誉。在J.Am.Chem.Soc.,Angew.Chem.Int.Ed.,Nat.Commun.等国际高影响力期刊上发表学术论文120 余篇。担任Langmuir、eScience Energ.等期刊编委。
（图/文 马浩然/编辑 张玮）