二氧化鈦表面光催化產(chǎn)氫研究為高效催化劑提供新思路

日前，中科院院士、大連化學(xué)物理研究所研究員楊學(xué)明帶領(lǐng)科研團(tuán)隊，在“甲醇在TiO2（110）表面上光催化產(chǎn)氫”工作中取得新進(jìn)展。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《美國化學(xué)會志》上。

在二氧化鈦光催化分解水過程中，甲醇的加入能夠提高產(chǎn)氫效率，同時，甲醇本身也能光催化產(chǎn)氫。但是甲醇光催化產(chǎn)氫的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理并不十分清晰，如果能從分子層次上認(rèn)識這一過程，將可能為發(fā)展高效催化劑" title="脫硝催化劑新聞專題">脫硝催化劑提供新思路。

楊學(xué)明小組利用自行研制的基于高靈敏度質(zhì)譜的表面光化學(xué)裝置，系統(tǒng)研究了單分子層（ML）甲醇覆蓋的二氧化鈦在紫外光照射后的反應(yīng)動力學(xué)過程。早期結(jié)果表明，甲醇在光照過程中通過O-H鍵及C-H鍵的斷裂形成甲醛，解離出的大量氫原子轉(zhuǎn)移到旁邊的橋氧原子上形成BBO-H，沒有形成氫氣。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，在二氧化鈦表面升溫過程中，一部分氫原子會奪取表面的橋氧原子先以水的形式從表面脫附出來，產(chǎn)生表面氧空位，只有少量的氫原子會復(fù)合成氫氣脫附出來。隨著表面氧空位濃度的增加，橋氧上剩余的氫原子則更容易結(jié)合成氫氣分子脫離。

該成果有助于進(jìn)一步研究和分析金屬摻雜二氧化鈦光催化劑的光催化產(chǎn)氫過程，并能為新型催化劑的發(fā)展提供線索。