作为重要的原型反应之一，一氧化碳（CO）氧化反应在多相催化反应中引起了极大的关注。近期研究表明，过渡金属氧化物对CO氧化有着很好的催化性能，外围氧的反应性比桥式氧更具竞争力。然而，共吸附CO分子对CO氧化的微观作用机制尚有待深入研究。利用团簇光谱实验方法，可从微观的原子分子尺度原位在线探测关键反应中间体，研究它们的尺寸大小、几何和电子结构、金属氧化价态等对反应活性和机理的影响，对揭示催化反应机理具有重要意义。
在本工作中，科研人员以铌镍单氧物的羰基配合物离子作为研究对象，发现共吸附CO配体对CO氧化起到了重要作用。利用自主研制的团簇质谱与光电子成像谱联用实验装置，成功探测到NbNiO(CO)n-关键反应中间体。结果表明，在NbNiO的连续羰基化过程中，当n≤6时，CO配体端式配位到金属核上，金属单氧物上的氧原子仍然保持桥氧形式；而当n≥7时，桥氧迁移至CO配体上形成CO2配体，实现了CO氧化。理论计算表明，连续吸附的CO配体一方面与桥氧竞争与金属核的化学成键，促进了氧迁移，另一方面促进了金属原子的电荷积累。这项研究加深了对一氧化碳氧化反应机理的认识。
以上研究工作得到国家自然科学基金科学中心项目、面上项目，中国科学院B类战略性先导科技专项等资助。（文/图 谢华）
