【摘要】 通过ADF-STEM与MEIS技术解析Li4Ti5O12<111>晶面氧覆盖结构，揭示金纳米颗粒负载体系的界面催化机制。研究证实氧终止表面的稳定性及Au/Li4Ti5O12复合催化剂在CO氧化反应中的优异性能，为理论模型的实际应用提供实验依据。

Li4Ti5O12表面结构特征与稳定性验证

通过尖晶石结构Li4Ti5O12的表面研究发现（图1），<111>晶面存在独特的原子堆叠结构。利用VESTA程序构建的晶体模型显示（图1a），O原子在32e位点形成致密覆盖层，而Ti原子仅存在于16d位点的亚表层。ADF-STEM原子级成像（图2）证实了表面无缺陷的氧终止结构，这与STM和MEIS检测结果一致，揭示了该材料在空气环境中的稳定特性。

Li4Ti5O12晶体结构三维模型与<111>晶面原子排布示意图

图1 Li4Ti5O12晶体的晶体结构和典型（111）表面模型。

 

Li4Ti5O12纳米晶粒ADF-STEM原子分辨率成像

图2 自然生长的Li4Ti5O12（111）晶圆的ADF-STEM图像

 

金纳米颗粒负载的界面催化机制

实验通过化学沉积法在Li4Ti5O12表面负载Au纳米颗粒，发现其催化CO氧化活性与Au/TiO2体系相当。理论计算表明，界面处被活化的氧物种是催化反应的关键位点，这种金属/氧覆盖层界面结构与DFT模拟的理想模型高度吻合。特别值得注意的是，负载体系展现出优异的抗烧结性能，在液相葡萄糖氧化反应中保持稳定活性。

 

锂电材料的新催化应用前景

作为成熟的锂离子电池阳极材料，Li4Ti5O12的表面研究为电解液分解机制提供了新视角。本研究首次证实其作为催化载体的可行性，通过构筑金属-氧界面实现了理论模型的实际转化，为开发新型复合催化剂体系提供了技术路径。

 

参考文献：1.Tada, K.;  Kitta, M.; Tanaka, S., Detection of a real heterogeneous catalyst with an inactive oxygen-covered surface: Au/Li4Ti5O12. Appl. Surf. Sci. 2021, 554, 149624.

 

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