ACS Catal：TiO2界面甲醇阴离子的电荷转移

纳米技术

2021-02-12

甲醇经常在光催化中作为空穴牺牲剂分子改善电荷分离性能，虽然甲醇/TiO₂ (110)体系展示了显著的和吸附态有关的光催化反应性质，但是其中催化反应机理仍未得到很好的理解。有鉴于此，厦门大学程俊、中科院大连化学物理研究所周传耀等报道了通过对界面敏感的紫外光电子能谱测试方法，发现在TiO₂ (110)界面上甲氧基阳离子、甲醇分子分别导致TiO₂ (110)晶面的向上偏移的能带增强、平坦化。向上偏移的能带增强导致耗尽层电荷的分离、空穴在界面上的积累。此外，作者通过DFT计算揭示CH₃O^-/TiO₂界面上的空穴传输具有热力学自发性，CH₃OH/TiO₂界面上的空穴传输热力学上并没有优势。

本文要点：

（1）

这种界面上的电荷分离改善、能够自发进行的空穴界面传输是导致TiO₂催化剂上甲氧基阴离子比甲醇分子更好的改善光催化性能的原因。

（2）

本文发现的实验结果通过光激发能级，解释了目前研究中对界面CH₃O^-/TiO₂的电荷转移机制，展示了氧化还原电位而不是能量绝对值（比如吸附物的HOMO能级等）对异相界面电荷转移现象的解释更合适。

参考文献

Shanshan Dong, Jinyuan Hu, Shucai Xia, Binli Wang, Zhiqiang Wang, Tianjun Wang, Wei Chen, Zefeng Ren, Hongjun Fan, Dongxu Dai, Jun Cheng*, Xueming Yang, and Chuanyao Zhou*, Origin of the Adsorption-State-Dependent Photoactivity of Methanol on TiO₂(110), ACS Catal. 2021, 11, 2620–2630

DOI: 10.1021/acscatal.0c03930

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c03930