近日，化学学院郭彦炳教授课题组在氧物种的双重活化去除大气污染物领域取得重要研究进展，相关成果“Dual Activation of Molecular Oxygen and Surface Lattice Oxygen in Single Atom Cu1/TiO2 Catalyst for CO Oxidation”发表在国际权威期刊《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition, https://doi.org/10.1002/ange.202212273)上。论文第一作者为2021届博士生方亚蓉，郭彦炳教授为唯一通讯作者。

近年来，郭彦炳教授课题组在国家自然科学基金委和科技部外专项目资助下，围绕如何有效地将分子氧和表面晶格氧从稳定的基态激活为高能态的活性氧进而高效氧化去除大气污染物进行了深入探索。前期研究发现CuO/TiO2复合纳米催化剂中的界面结构可以有效活化表面晶格氧，显著促进CO、丙烯和丙烷等小分子气相污染物的催化氧化（ACS Appl. Mater. Interfaces, 2020, 12, 7091-7101；Environ. Sci. Technol., 2020, 54, 15476-15488; Environ. Sci. Technol., 2022, 56, 3245-3257），表明Cu/TiO2复合催化剂独特的物理化学性质及其相互作用引起的独特界面结构在大气污染控制领域具有潜在应用前景。

图1：Cu1/TiO2单原子催化剂对分子氧和表面晶格氧的双重活化示意图

在此项研究工作中，郭彦炳教授团队首次深入阐明了O2分子和表面晶格氧O2-同时双重活化协同促进催化氧化性能的机理。研究人员通过合理设计Cu1/TiO2单原子催化剂构建了丰富的氧活化位点，结合原位实验和DFT计算，证实了在TiO2载体表面原子级分散的Cu位点可同时活化分子氧和表面晶格氧；并深入揭示了活性化学吸附氧和表面晶格氧分别在不同反应温度下（80 °C vs. 200 °C）CO催化氧化反应机制。此项工作为构建丰富的活性氧物种提高催化氧化性能提供了一种新策略，也为实际应用中产生足够的活性氧提供了新途径。

课题组链接：http://www.sciencemate.com/researchGroup/GuoGroup/researchDirection

（审读人：肖文精）