水在各种非均相催化反应中起着至关重要的作用，但它如何参与这些化学过程的原子尺度表征是一个重大挑战。 基于此，北京师范大学郭静教授、北京理工大学曹端云副研究员、南方科技大学郭青助理教授等本文通过扫描隧道显微镜和基于Qplus的非接触式原子力显微镜直接观察了界面水对金属表面甲酸（FA）去质子化的影响。 当Fa与水共同吸附在Cu（111）表面时，会解离，形成水合氢离子和甲酸离子。 大多数水合质子和甲酸离子在Cu（111）上表现出相分离行为，其中本征阳离子和Zundel阳离子聚集成单层六方氢键（H键）网络，双齿甲酸离子与水溶剂化并聚集成1D链或2D H键网络。
VASP解读
通过DFT计算和AFM表征，在Cu（111）上水合氢离子和甲酸相的界面上捕获了Fa和水配合物的一些亚稳态结构，从而重建了去质子化过程中的质子转移途径。 首先，将Fa和水分子组装成一个六方氢键网络，其中扁平化Fa分子的O-C-O键骨架在AFM图像中被解析。 酸质子从FA转移到附近的水分子，形成甲酸盐和水合氢离子的接触离子对（HCOO·H3O+）。
此外，过量的质子可以在水氢键网络内进一步转移，导致甲酸和水合氢离子对的分离，从而产生稳定的本征型水合质子。 计算了Cu（111）上Fa-水配合物中Fa的去质子化过程，并计算了攀爬图像助推弹性带（CNEB），能垒的显著降低表明界面水对Fa的去质子化具有促进作用，是OH键断裂的有效催化剂。 DFT计算表明，该过程是通过Grotthuss质子转移机制在水-Fa复合物中进行的，即酸质子从Fa转移到附近的水中，并在H键合水网中进一步转移，形成甲酸离子和水合氢离子。
visualizing the promoting role of interfacial water in the deprotonation of formic acid on cu(111). j. am. chem. soc.,, doi: ht-tps: