由于氧气分子天然存在，没有毒性，因此被认为是非常有效的氧化剂，特别是对于绿色化学催化反应。

可还原的氧化物由于能够活化氧气分子，作为催化活性的有氧氧化剂，这通常是通过催化剂中大量的氧空穴位点实现活化氧气分子，可还原的氧化物具有较低的氧空穴生成能。在氧化反应过程中，界面上的晶格氧（O^2-）从表面上消除，生成氧空穴位点，随后与O₂分子反应重新填充氧空穴从而实现催化反应循环。传统表征方法中无法很好的对界面活化氧位点进行表征。界面晶格氧具有亲核性，相比而言界面上可能存在的过氧物种（O₂^2-, O^-）和超氧物种（O₂^-）为亲电性。界面上存在的各种氧物种及其浓度导致催化反应活性不同。

有鉴于此，保罗·谢勒研究院Olga V. Safonova等报道通过多种原位/Operando表征方法结合，对Pt-FeO_x/Al₂O₃催化剂进行CO氧化反应的氧气活化机理进行表征。

本文要点：

（1）

作者采用的原位/Operando表征手段（包括Pt L₃和Fe K XAS、FTIR、CO化学吸附）发现，CO分子的活化在金属Pt位点上进行，而且无论是否存在阳离子Fe，都能够有效的活化CO分子。

通过Operando时间分辨Fe K边 XAS发现Pt-FeO_x/Al₂O₃催化剂上进行活化氧气分子的过程中需要Fe²⁺/Fe³⁺氧化还原变化。

（2）

通过在反应实验过程中切断O₂反应气的参与，发现当停止O₂气体，发现一个Fe³⁺还原为Fe²⁺对应于生成一个CO₂分子。当停止O₂气体，达到稳定催化状态的CO₂生成速率大约比开始停止O₂气体时生成Fe²⁺速率高2倍。这种反应实验现象说明，亲电性的氧物种吸附在Fe位点上是催化反应的中间体，作者认为这种反应机理可能同样适用于其他化学/生物学包括Fe催化位点的反应。

参考文献

Ilia I. Sadykov, Maxim Zabilskiy, Adam H. Clark, Frank Krumeich, Vitaly Sushkevich, Jeroen A. van Bokhoven, Maarten Nachtegaal, and Olga V. Safonova*, Time-Resolved XAS Provides Direct Evidence for Oxygen Activation on Cationic Iron in a Bimetallic Pt-FeO_x/Al₂O₃ Catalyst, ACS Catal. 2021, 11, 11793–11805

DOI: 10.1021/acscatal.1c02795

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.1c02795