2025/04/21　単原子触媒の立体構造解明のための新技術開発

3D Precise Structure Determination of Single-Atom Cu Species on TiO2 Using Polarization-Dependent Total Reflection Fluorescent X-ray Absorption Fine Structure Empowered by Chemically Constrained Micro Reverse Monte Carlo and Density Functional Theory

Yunli LinKai OshiroJun-ya HasegawaSatoru TakakusagiWang-Jae ChunMasao TabuchiKiyotaka Asakura*

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The Journal of Physical Chemistry C

Cite this: J. Phys. Chem. C 2025, XXXX, XXX, XXX-XXX

https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c08367

Published April 20, 2025

© 2025 American Chemical Society

われわれは、化学構造拘束条件マイクロ逆モンテカルロ(CC-MRMC)法を開発し、偏光全反射蛍光X線吸収微細構造(PTRF-XAFS)法を用いて、3-チオフェンカルボン酸(TCA)で修飾することで単結晶酸化物表面に分散した単原子銅種の3次元構造を精密に決定した。すなわち，TiO2(110)表面にはS-Cu-Oのサンドイッチ構造がTiO2(110)の3つの等価サイトに吸着していることが示された。密度汎関数理論(DFT)計算を行い、3つの候補の中から1つの構造を選択することができ、CuはTCAのSとTiO2の橋渡し酸素(OB)に挟まれた線状構造を持つことがあきらかになりました。TCAはTiO2(110)表面に単座カルボン酸種CO(-Ti)O-として吸着し、H+はTiO2に存在して，解離吸着することがわかりました。PTRF-XAFS＋CC-MRMC法とDFT法の組み合わせることで，それぞれの利点と欠点を補うことができ，表面に高分散した立体構造を議論するができました。