近期Chin Chem Lett在线发表了中科院大连化学物理研究所杨学明/周传耀团队文章，题目：Photocatalyzed oxidation of water on oxygen pretreated rutile TiO2(110)，DOI: 10.1016/j.cclet.2024.110602。
自1972年Fujishima和Honda发现二氧化钛（TiO2）电极在紫外光照射下分解水的现象以来，TiO2因其高稳定性、低成本、无毒和相对较高的活性成为研究光催化基本过程的模型催化剂。析氧反应（OER）是光催化全分解水的瓶颈， TiO2光催化水氧化初始步骤的活性位点（五配位Ti5c或两配位桥氧Ob）和活性物质（分子态或解离态水）仍存在争议。该工作采用基于超高真空的表面科学技术，从分子水平研究了TiO2(110)光催化水氧化的初始步骤。在400 nm光照下，比较了水分子在氧气预处理的TiO2(110)（o-TiO2(110)） 和还原的TiO2(110)（r-TiO2(110)）表面上的光催化氧化过程，以了解水分子氧化的机理。通过时间依赖的双光子光电子能谱（TD-2PPE）在H2O/o-TiO2(110)界面探测到了光诱导的还原过程，而在H2O/r-TiO2(110)界面没有探测到。结合X射线光电子能谱（XPS）和程序升温脱附谱（TPD），可以确定2PPE中观察到的两种界面上电子结构在光照下演化的差异来源于Ti5c位的羟基阴离子(OHt¯)。OHt¯存在于H2O/o-TiO2(110)界面而H2O/r-TiO2(110)界面没有明显的该物种信号。2PPE在H2O/o-TiO2(110)界面探测到的电子结构的演变可归因于OHt¯的光催化氧化，可能形成了气态•OH自由基，从而将表面还原。本工作明确了Ti5c和OHt¯为TiO2(110)光催化水氧化初始步骤中的活性位点和活性物质，为后续研究OER机理奠定了基础，也进一步说明表面科学在反应机理研究中的重要作用。
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