异相催化反应中溶剂的作用仍没有很好的理解,波鸿鲁尔大学Niklas Siemer等通过从头算方法对一种Au/TiO2异相催化反应中H2O溶剂的作用从电子结构的级别进行考察,并发现在负载在TiO2表面的Au在O2切断的活化能和气相相比,降低了25 %。这种活化能的降低提高了O2…Au/TiO2之间的吸附作用,并通过界面水分子切断产生的氢稳定了反应前的O2。
作者发现溶剂水会发生自动切断生成H和OH,生成的H吸附在界面桥O上,随后H能够移动并和吸附O2结合,这种生成的O2-H物种是降低反应活化能的关键所在。并且,作者发现这种作用仅仅起到了降低活化能的作用。作者认为该计算研究结果为研究这种含有氢键的溶剂体系(H2O,醇等)中的异相催化反应提供了非常重要的指导和方法学。
参考文献
Niklas Siemer*, Daniel Muñoz-Santiburcio, and Dominik Marx
Solvation-Enhanced Oxygen Activation at Gold/Titania Nanocatalysts,ACS Catal. 2020
DOI:10.1021/acscatal.0c01326
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01326