甲醛分子在多种工业催化反应中扮演了多种角色，包括反应物、中间体、产物等，因此，对甲醛在异相催化反应中的转化过程进行研究为理解多种甲醛相关反应提供了经验，并能够有效的促进更高效率催化剂的制备合成。在甲醛转化过程中有两种主要中间体，其中亚甲二氧基（dioxymethylene）向甲酸的转化过程是其中关键性一步，该过程有三种可能途径，包括亚甲二氧基的直接分解、亚甲二氧基和界面氧结合、Cannizzaro反应。有鉴于此，中国科学院生态环境研究中心张长斌等研究了TiO₂、TiO₂/贵金属界面上亚甲二氧基和界面OH官能团的反应转化为甲酸的过程。

本文要点：

（1）

DRIFT研究结果显示在TiO₂界面上的水蒸气有助于将亚甲二氧基转化为甲酸的过程，在TiO₂界面上负载Ir/Pt贵金属有效促进了活化H₂O，显著提高了亚甲二氧基转化为甲酸的反应动力学。DFT计算结果显示首先HCHO和催化剂表面的OH官能团反应生成亚甲二氧基，随后亚甲二氧基和TiO₂界面上的端基OH官能团反应生成甲酸。并且计算结果显示，亚甲二氧基和端基OH的反应步骤是热力学、动力学都能自发进行。以上结果为甲醛转化反应和TiO₂界面上的羟基物种作用提供了证据。

作者介绍

贺泓，中国工程院院士，中国科学院生态环境研究中心研究员，博士生导师。现任中国科学院生态环境研究中心副主任。国家杰出青年科学基金获得者，区域大气环境研究卓越创新中心首席科学家。1994年在日本东京大学获得化学专业理学博士学位。先后在日本、美国、加拿大留学和工作11年，2001年底回国工作。回国后主要研究方向为环境催化和非均相大气化学过程，系统研究大气复合污染形成机理、催化剂与催化反应体系设计和大气污染物催化净化新原理、新方法及其应用，取得了柴油车排放污染控制、室内空气净化和大气灰霾成因研究方面的系列成果，以第一完成人获国家技术发明二等奖、国家科技进步二等奖和国家自然科学二等奖各1项。

张长斌，中国科学院生态环境研究中心研究员，1998年毕业于山东轻工业学院，获工学学士学位。2005年在中国科学院生态环境研究中心获得博士学位。2008-2010年在美国康涅狄格大学从事博士后研究。目前，主要从事环境多相催化与表面科学方面的研究，近年来在室内空气催化净化、新材料制备等方面取得了从基础研究到技术创新的系列成果。

参考文献

Xueyan Chen, Guangzhi He, Yao-bin Li, Min Chen, Xiaoxiao Qin, Changbin Zhang*, and Hong He

Identification of a Facile Pathway for Dioxymethylene Conversion to Formate catalyzed by Surface Hydroxyl on TiO₂-based Catalyst, J. Am. Chem. Soc. 2020

DOI：10.1021/acscatal.0c01901

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.0c01901