在二氧化鈦光催化分解水過程中，甲醇的加入能夠提高產(chǎn)氫效率，同時，甲醇本身也能光催化產(chǎn)氫。但是甲醇光催化產(chǎn)氫的化學(xué)反應(yīng)機理并不十分清晰，如果能從分子層次上認(rèn)識這一過程，將可能為發(fā)展高效催化劑提供新思路。
楊學(xué)明小組利用自行研制的基于高靈敏度質(zhì)譜的表面光化學(xué)裝置，系統(tǒng)研究了單分子層（ML）甲醇覆蓋的二氧化鈦在紫外光照射后的反應(yīng)動力學(xué)過程。早期結(jié)果表明，甲醇在光照過程中通過O-H鍵及C-H鍵的斷裂形成甲醛，解離出的大量氫原子轉(zhuǎn)移到旁邊的橋氧原子上形成BBO-H，沒有形成氫氣。該研究進一步發(fā)現(xiàn)，在二氧化鈦表面升溫過程中，一部分氫原子會奪取表面的橋氧原子先以水的形式從表面脫附出來，產(chǎn)生表面氧空位，只有少量的氫原子會復(fù)合成氫氣脫附出來。隨著表面氧空位濃度的增加，橋氧上剩余的氫原子則更容易結(jié)合成氫氣分子脫離。
該成果有助于進一步研究和分析金屬摻雜二氧化鈦光催化劑的光催化產(chǎn)氫過程，并能為新型催化劑的發(fā)展提供線索。
