JACS：锐钛矿型TiO2(101)对SO2的光诱导吸附和氧化

Nanoyu

2020-12-18

分子吸附是所有非均相催化反应的基本步骤。但是，人们对固体表面上光子诱导的机理了解甚少，主要是因为其涉及激发的催化剂状态，这使得分析复杂化。

近日，瑞典乌普萨拉大学Lars Österlund报道了通过密度泛函理论（DFT）来量化过渡金属氧化物上的光致吸附过程，并揭示了这些反应的机理。

文章要点

1）利用DFT和原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）相结合的方法研究了SO₂在TiO₂(101)表面的光吸附行为。详细概述了TiO₂光催化脱硫过程，硫酸盐是一种稳定的表面产物，对催化剂表面有毒害作用。

2）研究人员确定了表面SO₄^2-是导致表面中毒的硫酸盐物种，并展示了TiO₂ (101)上的SO₂逐步氧化得到SO₄^2-的过程。即刚开始的时候，分子通过光敏吸附过程与晶格O₂^-离子结合，形成表面亚硫酸盐，然后通过转移吸附的O₂分子中的中性氧将其氧化成表面SO₄^2-物种。

这项工作进一步阐明了在与水和表面羟基相互作用期间，与这种氧化产物相关的红外光谱的变化情况，以此来指示表面反应。同时，该方法也可推广到其他光催化和电催化过渡金属氧化物体系。

参考文献

David Langhammer, et al, Photoinduced Adsorption and Oxidation of SO₂ on Anatase TiO₂(101), J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c09683

https://dx.doi.org/10.1021/jacs.0c09683