我所在單分子甲醛吸附研究中取得新進展

  近日,我所分子反應動力學國家重點實驗楊學明院士、馬志博副研究員與中國科技大學李微雪教授,浙江師范大學黃傳奇助理研究員合作,在單分子層面甲醛在金紅石型氧化鈦110表面吸附結構研究中取得新進展,相關結果發表在The Journal of Physical Chemistry Letters上。

  氧化鈦110表面是研究光催化的模型體系,近年來結合小分子在其表面的行為研究揭示了一系列重要的基元動力學過程。但是這一體系在甲醛分子的研究中卻存在困難,其主要原因在于理論預測和實驗觀測的吸附結構不同,這造成了一系列相互矛盾的實驗結果無法被正確的理解。

  結合高分辨的掃描隧道顯微鏡和高精度的密度泛函理論計算,研究得到了甲醛在氧化鈦表面的軌道分辨。通過仔細的對比幾種軌道分辨,科研人員發現了吸附結構經常處于疊加態中,既可以是不同物理吸附狀態的疊加,也可以是物理吸附和化學吸附的疊加態。這預示著處于物理吸附和化學吸附的疊加態的吸附結構極有可能是物理吸附向化學吸附的轉變通道,而同一類位點存在不同的疊加狀態,則說明表面上看起來是同一種位點的吸附位,受到周圍環境(如各種缺陷)的影響,也會在分子吸附結構上表現出根本性的不同。這些實驗現象對于理解甲醛復雜的反應路徑,以及理解前人相互矛盾的實驗結果均有極大的幫助。

  該工作得到中科院戰略性先導科技專項(B類)項目、中科院前沿科學重點研究計劃項目、科技部國家重點研發計劃、國家自然科學基金等項目資助。(文/圖 王昊晨、趙祥云)

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