界面反应驱动着地球上所有的元素循环，并在人类活动中发挥着关键作用，如农业、水净化、能源生产和储存、环境污染物修复和核废料库管理。近日，天普大学Eric Borguet、阿尔伯塔大学Julianne M. Gibbs、桑迪亚国家实验室Anastasia G. Ilgen、华盛顿大学Young-Shin Jun、佐治亚州立大学Nadine Kabengi、得克萨斯大学James D. Kubicki等人综述研究了氧化物和硅酸盐-水界面及其在技术和环境中的作用。
本文要点：
1) 21世纪的到来标志着对矿物-水界面更详细理解的开始，这得益于使用可调谐高通量聚焦超快激光和X射线源提供近原子测量分辨率的技术进步，以及在液体电池中实现透射电子显微镜的纳米制备方法。这一向原子和纳米尺度测量的飞跃揭示了与尺度相关的现象，这些现象的反应热力学、动力学和途径与以前在更大系统上的观测结果不同。第二个关键进展是科学家们提供了之前无法测试的新实验证据，即界面化学反应经常由“异常”或“非理想”驱动，如缺陷、纳米约束和其他非典型化学结构。第三，计算化学的进步产生了新的见解，使人们能够超越简单的示意图，从而建立这些复杂界面的分子模型。结合表面敏感测量，作者获得了界面结构和动力学知识，包括固体表面以及紧邻的水和水离子，从而能够更好地定义氧化物和硅酸盐-水界面的组成部分。
2) 作者讨论了科学如何从理解理想的固液界面发展到更真实的系统，重点关注过去20年的研究进展，并确定该领域的挑战和未来机遇。未来20年将专注于理解和预测更大空间和时间范围内的动态瞬态和反应结构，以及更大结构和化学复杂性的系统。跨学科的理论和实验专家的更紧密合作将继续对实现这一目标至关重要。
José Leobardo Bañuelos et.al Oxide– and Silicate–Water Interfaces and Their Roles in Technology and the Environment Chem. Rev. 2023
DOI: 10.1021/acs.chemrev.2c00130
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.chemrev.2c00130
