在CO₂还原为价值增加的能源过程，从分子尺度理解二氧化钛（TiO₂）与CO₂之间的相互作用至关重要。

有鉴于此，韩国科学技术院（KAIST）Jeong Young Park、韩国忠南大学Hyun You Kim、伦敦大学学院Geoff Thornton等使用常压扫描隧道显微镜，研究室温下二氧化碳在还原态TiO₂(110)表面的活化过程的原位观察结果。

本文要点：

（1）

作者发现，在环境二氧化碳（CO₂(g)）环境下，氧空位（Vo）会沿着TiO₂(110)表面的桥氧（O_br）发生动态扩散。这种物理现象仅在二氧化碳解离时夺取的氧立即占据TiO₂(110)表面O_br的V_o位点时才可能发生，对于没有V_o的TiO₂(110)表面只能允许CO₂在五配位Ti⁴⁺位点上物理吸附。基于同步辐射的常压X射线光电子能谱证实在环境CO₂(g)条件下，由于V_o位点的修复或CO₂的物理吸附，TiO₂(110)表面氧化态发生了变化。

（2）

通过DFT理论计算，提出CO₂分子驱动V_o扩散以及CO₂物理吸附结构机制。通过这些综合性的研究结果，揭示TiO₂上缺陷位点在决定化学反应中二氧化碳活化基本步骤方面的关键作用。

参考文献

Young Jae Kim, Hyuk Choi, Daeho Kim, Yongman Kim, Ki-Jeong Kim, Jeongjin Kim, Geoff Thornton, Hyun You Kim, Jeong Young Park, CO₂-driven Oxygen Vacancy Diffusion and Healing on TiO2(110) at Ambient Pressure, Angew. Chem. Int. Ed. 2024

DOI: 10.1002/anie.202420449

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202420449