水在各种多相催化反应中发挥着至关重要的作用，但水如何参与这些化学过程的原子尺度表征仍然是一个重大挑战。

在这里，南方科技大学Qing Guo，北京理工大学Duanyun Cao，北京大学Jing Guo使用组合扫描隧道显微镜和基于 qPlus 的非接触原子力显微镜直接可视化界面水在金属表面甲酸 (FA) 去质子化中的促进作用。

文章要点

1）研究发现当 FA 在 Cu(111) 表面与水共吸附时会解离，导致水合氢离子和甲酸根离子的形成。有趣的是，大多数水合质子和甲酸根离子在 Cu(111) 上表现出相分离行为，其中 Eigen 和 Zundel 阳离子组装成单层六方氢键（H 键合）网络，并且双齿甲酸根离子被溶剂化水并聚集成一维链或二维氢键网络。这种相分离行为对于防止质子从水合氢转移回甲酸盐以及 FA 的重组至关重要。

2）密度泛函理论计算表明，水的参与显着降低了FA在Cu(111)上的去质子化势垒，其中水通过Grotthuss质子转移机制催化FA的分解。此外，由于与铜基材的相互作用增强，水合氢离子和二齿甲酸离子的单独溶剂化在能量上是优选的。

3）程序升温脱附实验进一步证实了水对FA去质子化的促进作用，表明当水和FA共吸附在Cu(111)上时，H2脱附峰的强度显着增加，FA的脱附下降表面。

参考文献

Pu Yang, et al, Visualizing the Promoting Role of Interfacial Water in the Deprotonation of Formic Acid on Cu(111), J. Am. Chem. Soc., 2023

DOI: 10.1021/jacs.3c07726

https://doi.org/10.1021/jacs.3c07726