碱金属在氧化物表面的沉积因其在增强各种催化过程中的关键作用而引起了人们的极大兴趣。然而，由于氧化物中的氧、碱金属和金属原子之间复杂且相互竞争的相互作用，这些结构的原子尺度表征仍然难以捉摸。
在这项工作中，我们在Cu（111）表面的氧化铜薄膜上生长了碱金属（Na、K、Cs），并发现了六边形有序单层薄膜的形成。通过非接触式原子力显微镜（nc-AFM），我们可以直接确定六方超结构中碱金属阳离子的位置和Cu3O结构单元的化学结构。结合密度泛函理论（DFT）计算和AFM模拟，我们证明了碱金属阳离子（Na、K、Cs）与铜氧化物中的氧发生化学键合，在Cu（111）表面形成ACu6O5（A=Na，K，Cs）单层化合物。扫描隧穿光谱（STS）测量显示，超过零偏压（费米能级，EF）的态密度增加，导带在0.5 eV处开始。此外，碱金属改性的氧化铜薄膜显示出较低的功函数（约3.5 eV），这是通过场发射共振（FER）定量评估的，并通过测量接触电位差和I（z）曲线进一步证实。ACu6O5三元化合物的这些电子性质表明了其高化学活性，这有助于与碱金属阳离子结合的氧吸附CO2分子。这些发现阐明了碱金属改性氧化铜薄膜的几何和电子结构，并将有助于在分子水平上揭示其在多相催化中的促进反应机制。
文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpclett.4c03093