本刊訊 近日，大連化物所楊學(xué)明院士領(lǐng)導(dǎo)的科研團(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，該成果發(fā)表在最新一期的《美國化學(xué)會志》上（J. Am. Chem. Soc.， 2013， 135 （28）， 10206–10209）。

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)展高效催化劑提供新的思路。

楊院士帶領(lǐng)的表面光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)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TiO2（110）在紫外光照射后的反應(yīng)動力學(xué)過程。早期結(jié)果（J. Am. Chem. Soc.， 2012， 134 （32）， 13366–13373）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。本次研究進(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（H2O）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。

該成果在二氧化鈦的光催化產(chǎn)氫研究中具有重要意義。通過對甲醇在TiO2（110）產(chǎn)氫機理的深入理解，可以以此為基礎(chǔ)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。