近日,，我?；瘜W(xué)化工學(xué)院綠色化學(xué)與化工技術(shù)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)的最新研究論文“Elucidating protonation pathways in CO2 photoreduction using the kinetic isotope effect” 在自然科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Nature Communications (IF:17.69)上在線發(fā)表。江蘇大學(xué)為第一完成單位,，博士生尹士康為第一作者,，閆研教授和霍鵬偉教授為通訊作者,。
金屬氧化物半導(dǎo)體表面光催化二氧化碳還原反應(yīng)的具體反應(yīng)路徑一直是個(gè)充滿爭(zhēng)論的重要科學(xué)問題?？茖W(xué)家通常認(rèn)為界面光催化反應(yīng)與費(fèi)托反應(yīng)/塞巴斯蒂安合成氣反應(yīng)等具有相似的反應(yīng)路徑,，即電子轉(zhuǎn)移誘導(dǎo)的自由基路徑（Path I）。然而,，直線型CO2分子具有強(qiáng)共軛結(jié)構(gòu),，在極性金屬基光催化劑表面通常難以形成有效的快速電子傳遞以完成自由基反應(yīng)路徑。相對(duì)地,，CO2分子通過質(zhì)子化在催化劑表面形成吸附從而誘導(dǎo)后續(xù)電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)的質(zhì)子化反應(yīng)路徑（Path II）更為合理,。然而，上述反應(yīng)路徑皆缺乏直接的實(shí)驗(yàn)證據(jù),，難以厘清,。
基于此，綠色化工技術(shù)團(tuán)隊(duì)閆研,、霍鵬偉教授課題組利用動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)與精細(xì)原位界面表征技術(shù),，首次直接確認(rèn)了二氧化鈦表面光催化還原CO2形成CO的反應(yīng)是以質(zhì)子化路徑實(shí)現(xiàn)，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)CO2質(zhì)子化中間體O=C=O-H+/D+的譜學(xué)表征,。厘清了困擾光催化體系多年的反應(yīng)路徑爭(zhēng)議,，并進(jìn)一步揭示了催化劑供質(zhì)子能力大于供電子能力是光催化CO2還原體系更易得到低碳產(chǎn)物（CO、CH4）而非高碳產(chǎn)物（C2+）的根本原因,，也是與費(fèi)托反應(yīng)/塞巴斯蒂安合成氣反應(yīng)等高碳合成策略的本質(zhì)區(qū)別,。該研究厘清了催化劑界面反應(yīng)中間體與反應(yīng)路徑間的密切關(guān)系，界面化學(xué)反應(yīng)機(jī)理與性能之間關(guān)系的新認(rèn)識(shí)得到進(jìn)一步深入,。
該研究成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目的資助,。（化學(xué)化工學(xué)院）
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