原位表面光谱是发展第一性原理微动力学模型，用于准确表征异相催化反应机理以及表面物种的关键技术手段。有鉴于此，佛罗里达大学Jason F. Weaver、俄亥俄州立大学Aravind Asthagiri等通过第一性原理微动力学模型以及高分辨率常压XPS表征技术研究IrO₂(110)表面上的CH₄催化氧化反应动力学，发现CH₄催化氧化反应过程中生成CHO₂表面物种起到的关键作用。

主要内容

（1）

研究结果说明，考虑表面生成的CHO₂对于研究CH₄如何在催化剂表面形成高覆盖度的CHO₂和HO时候，导致CH₄从促进IrO₂(110)晶面催化氧化反应速率变为阻碍表面催化氧化反应速率非常关键。

（2）

通过微动力学模拟，说明CH₄在IrO₂(110)表面催化氧化反应的过程通过CH₄氧化生成CO，随后转化为CO₂和H₂O。通过CHO₂物种合适的去稳定化，能够让计算模拟结果与实验结果更加相符。

研究结果说明CHO₂对于CH₄催化氧化反应的关键作用。这项研究说明AP-XAS表征和分子模拟技术能够用于描述复杂的异相催化反应，并且准确的说明各种表面物种在催化反应中起到的作用。

参考文献

Jovenal Jamir, Minkyu Kim, Connor Pope, Aravind Asthagiri*, and Jason F. Weaver*, Linking Operando Spectroscopy with Microkinetic Modeling to Unravel the Catalytic Mechanism for CH₄ Oxidation on IrO₂(110), ACS Catal. 2023, 13, 14598–14613

DOI: 10.1021/acscatal.3c03923

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.3c03923