在原子尺度上研究氧化物表面上的催化氢化反应一直具有挑战性，因为这些过程通常在环境压力或高压下发生，使得它们比原子尺度技术更难实现。

在此，中科大Wei-Xue Li，上海科技大学Fan Yang报道了利用常压扫描隧道显微镜、常压X射线光电子能谱和密度泛函理论(DFT)计算对ZnO上H₂离解以及CO和CO₂氢化进行的原子尺度研究。

文章要点

1）研究人员直接观察了环境压力下H₂在ZnO(101̅0)上的离解，发现离解反应不需要表面缺陷的帮助。300K下ZnO上CO或CO₂的存在不会妨碍H₂解离的表面位点的可用性；相反，CO甚至可以增强共吸附氢化物的稳定性，从而促进它们的解离吸附。

2）结果表明，氢化物是氢化的活性物质，而羟基不能氢化ZnO上的CO/CO₂。AP研究和DFT计算均表明，与CO加氢相比，CO₂在ZnO上的加氢在热力学和动力学上更有利。

3）研究结果指出了CO加氢的两步机制，包括在ZnO上的阶梯位点初步氧化为CO₂，然后与氢化物反应形成甲酸盐。

这些发现为CO/CO₂在ZnO上加氢提供了分子见解，并加深了我们对合成气转化和氧化物催化的一般理解。

参考文献

Yunjian Ling, et al, Atomic-Scale Visualization of Heterolytic H₂ Dissociation and Co_x Hydrogenation on ZnO under Ambient Conditions, J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c08085

https://doi.org/10.1021/jacs.3c08085