碱金属在甲酸分解过程中起着重要作用,然而其对甲酸脱氢的调控机制以及与甲酸根离子的相互作用仍不明确。本研究利用扫描隧道显微镜(STM)、非接触原子力显微镜(nc-AFM)和程序升温脱附(TPD),揭示了钾(K)在Cu(111)表面对甲酸分解的促进作用。研究发现钾能显著促进甲酸去质子化形成质子和甲酸根离子,甲酸根离子可直接与钾离子配位,最高配比可达5:1(HCOO- : K+)。这些HCOO--K+复合物中钾离子可以通过甲酸根进行桥联,进一步组装成更大团簇并在室温下稳定存在。这种复合物的形成增强了甲酸根在铜表面的吸附,从而促进其在升温条件下解离为H2和CO2。此外,我们证明相较于水分子,钾离子因其更强的甲酸根稳定化能力,在促进甲酸脱氢过程中起主导作用。该工作从原子尺度上揭示了钾离子介导甲酸根在金属表面的稳定化机制,为涉及甲酸根物种的催化过程提供了新见解。

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