在国家自然科学基金委、科技部和中科院的大力支持下，中国科学院化学研究所光化学院重点实验室的研究人员在光催化活化分子氧机理研究方面取得新进展，相关研究成果发表在近期的《德国应用化学》(Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 7976-7979), 并被选为VIP论文作为内封面(Inside Cover)做了专门介绍，Nature China对此研究成果也做了评述 (Highlight)。

光催化反应过程中分子氧的作用及其活化机理是该研究领域的一个关键科学问题。此前，该研究组利用同位素标记等实验研究TiO₂ 光催化氧化醇类分子时，发现在反应过程中醇分子中的氧原子完全被氧分子中的一个氧原子所置换（置换率＞99%）生成相应的羰基化合物。基于顺磁共振、氧同位素标记拉曼光谱、动力学同位素效应等实验结果，提出了与以往贵金属等催化氧化机理完全不同的TiO₂光催化反应氧原子交换机理（Angew. Chem. Int. Ed., 2009, 48, 6081-6084，被选为封面论文）。在进一步研究反应的微观机理和速率限制步骤中，他们发现在TiO2表面吸附Bronsted酸能够大大加快醇类分子光催化转化，由于掺杂SiO₂能增加酸的吸附位点，当用Bronsted酸对TiO₂/SiO₂复合光催化剂进行表面修饰后加速作用进一步加强，速率限制步骤得到证实。表面光谱及动力学分析表明质子能够有效促进在光催化活化分子氧过程中TiO₂表面形成的Ti-过氧化物中间物种的分解，进而使得表面光催化活性位点再生，因此加速了光催化循环和反应。该研究有助于深入理解TiO₂光催化活化分子氧的微观机理，为今后制备新型光催化剂和调控光催化反应提供了重要的科学依据。

图1　光催化反应机理

图2 《德国应用化学》内封面报道化学所光催化研究新进展

 光化学院重点实验室

2010年11月18日