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光催化分解水反應的關鍵步驟是空穴氧化反應。人們需要從分子級別和高分辨率的研究真實情況中復雜光催化反應過程。有鑒于此，維也納大學Ellen H. G. Backus等通過飛秒時間分辨率的表面敏感和頻振動光譜技術，研究與液態水直接接觸時TiO₂室溫光催化反應。

主要內容

（1）

由于表面光譜研究方法對表面的特異性，能夠在反應發生的時間尺度直接觀測界面水分子的反應情況。在300 fs內，光催化導致光催化劑產生電子和空穴。當催化劑在紫外光照射條件時因為光激發生成空穴后，水分子能夠在<20 ps內發生解離。當pH 3或11，反應的機理非常類似。在兩種反應情況作者都發現H₂O分子轉化為Ti-OH官能團，而且觀測發現形成的Ti-OH上能夠發生脫質子化。

（2）

這項研究說明了光催化劑界面分解水過程中的實驗觀測，該研究有助于設計性能更加優異的光催化劑。

參考文獻

Ellen H. G. Backus, Saman Hosseinpour, Charusheela Ramanan, Shumei Sun, Simon J. Schlegel, Moritz Zelenka, Xiaoyu Jia, Maximilian Gebhard, Anjana Devi, Hai I. Wang, Mischa Bonn, Ultrafast Surface-Specific Spectroscopy of Water at a Photoexcited TiO₂ Model Water-Splitting Photocatalyst, Angew. Chem. Int. Ed. 2023

DOI: 10.1002/anie.202312123

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.202312123