ACIE:光催化活化分子氧機理

2021-01-07 生物谷

在國家自然科學基金委、科技部和中科院的大力支持下，中國科學院化學研究所光化學院重點實驗室的研究人員在光催化活化分子氧機理研究方面取得新進展，相關研究成果發表在近期的《德國應用化學》，並被選為VIP論文，作為內封面作了專門介紹，Nature China對此研究成果也作了「亮點」評述。

光催化反應過程中分子氧的作用及其活化機理是該研究領域的一個關鍵科學問題。此前，該研究組利用同位素標記等實驗研究TiO2光催化氧化醇類分子時，發現在反應過程中醇分子中的氧原子完全被氧分子中的一個氧原子所置換（置換率＞99%）生成相應的羰基化合物。基於順磁共振、氧同位素標記拉曼光譜、動力學同位素效應等實驗結果，提出了與以往貴金屬等催化氧化機理完全不同的TiO2光催化反應氧原子交換機理。

在進一步研究反應的微觀機理和速率限制步驟中，他們發現在TiO2表面吸附Bronsted酸能夠大大加快醇類分子光催化轉化，由於摻雜SiO2能增加酸的吸附位點，當用Bronsted酸對TiO2/SiO2複合光催化劑進行表面修飾後，加速作用進一步加強，速率限制步驟得到證實。表面光譜及動力學分析表明，質子能夠有效促進在光催化活化分子氧過程中TiO2表面形成的Ti-過氧化物中間物種的分解，進而使得表面光催化活性位點再生，因此加速了光催化循環和反應。

該研究有助於深入理解TiO2光催化活化分子氧的微觀機理，為今後製備新型光催化劑和調控光催化反應提供了重要的科學依據。（生物谷Bioon.com）

生物谷推薦英文摘要

Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.201003621

Inside Cover: Photocatalytic Aerobic Oxidation of Alcohols on TiO2: The Acceleration Effect of a Br?nsted Acid (Angew. Chem. Int. Ed. 43/2010)
Dr. Qi Wang1,2, Dr. Miao Zhang1, Prof. Chuncheng Chen1, Prof. Wanhong Ma1, Prof. Jincai Zhao1

The acceleration effect of a Br?nsted acid was identified in the photocatalytic oxidation of alcohols using TiO2. In their Communication on page?7976?ff., J. Zhao and co-workers show that the acid adsorbed onto the catalyst surface promotes the decomposition of the Ti/H2O2 species to regenerate active sites for the oxidation.

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