紫外光促进电子迁移对Pt/TiO2催化剂CO催化氧化性能的影响

2023-10-13刘新利刘弼华魏进超喻明军丁龙杨本涛

中南大学学报（自然科学版） 2023年8期

刘新利，刘弼华，魏进超，喻明军，丁龙，杨本涛

(1. 中南大学材料科学与工程学院，湖南长沙，410083；2. 中冶长天国际工程有限责任公司，湖南长沙，410125；3. 安徽工业大学冶金与资源学院，安徽马鞍山，243002)

CO是一种无色、无味、无刺激的可燃性有毒气体，极大危害人体健康。CO主要来源于燃料的不完全燃烧。负载型铂(Pt)系催化剂(Pt/Al2O3[1]、Pd/CeO2/Al2O3[2]、Pd/TiO2[3]、Rh/TiO2[4]等)可以将未燃烧的碳氢化合物和CO 完全氧化成CO2和H2O[5]。针对负载Pt 催化剂的研究成为近年来的热点。

以可还原性金属氧化物(TiO2、CeO2等)作为载体，能够为催化剂表面提供较多活性氧物种(Oad)，大大提高催化性能[6]，同时可以通过控制载体表面的氧空位数量进一步调控Pt颗粒的负载状态[7]。但是由于TiO2的功函数较高，Pt 颗粒的电子容易转移至载体，降低了Pt0的含量[8]，限制了铂钛催化剂(Pt/TiO2)性能的进一步提升。因此，通过对Pt/TiO2进行改性来增加低价Pt 的含量对Pt/TiO2催化剂的进一步应用有重要意义。TiO2是一种典型的半导体材料，其锐钛矿晶型(Anatase)的禁带宽度仅为3.2 eV，在紫外光(UV)照射下容易吸收光电子能量发生电子跃迁，产生大量光生电子-空穴对，提高电子迁移率[9]，因此，使用UV对Pt/TiO2进行改性是可行的。

UV 对Pt/TiO2催化剂的微观机理有多方面影响，包括Pt 颗粒的尺寸、分散度、价态、载体表面结构以及各种Pt-O 相互作用[10-12]。SAPUTERA等[13]研究发现，UV光生电子的还原将导致Pt团簇的形成，增加Pt 和载体上的吸附氧含量，使甲酸氧化速率与未处理的Pt/TiO2相比增加了近7 倍。MA等[14]发现在具有表面氧空位的条件下，长时间UV 预处理会使大颗粒的PtO 重新分散为小颗粒，增大分散度的同时增加表面活性物种(Pt0、PtOads和)。HUANG 等[15]在Pt/TiO2中加入CeO2作为电子转移的中介，UV诱导的TiO2光生成电子可以转移到CeO2，然后再转移到Pt，导致Pt 位点的表面电子密度增加。此外，UV可以增强界面上的强金属-载体相互作用(strong metal-support interaction,SMSI)，如CHEN 等[16]发现UV 照射30 min 后，在Pd/TiO2和异丙醇的混合液中产生了Pd-Ov-Ti3+物种，提高了苯乙炔加氢催化活性。

鉴于UV对Pt/TiO2的影响十分显著，本文通过UV照射促进TiO2表面电子迁移调控载体表面活性物种，进而提高其负载的Pt颗粒活性，并将UV改性的Pt/TiO2催化剂用在CO催化氧化反应中，测试了Pt/TiO2催化剂经过不同UV 预处理时间后的CO催化性能、CO吸附能力和氧化能力，通过对催化剂表面Pt 颗粒的尺寸、活性和元素组成的分析得出UV 照射预处理对Pt/TiO2微观机理的影响机制，并通过原位红外表征推测UV 预处理后Pt/TiO2在CO氧化反应中反应路径的变化。

1 实验部分

1.1 催化剂制备

1.1.1 实验材料

实验所需原料四氯化铂(PtCl4，Pt 质量分数≥57%)和TiO2粉末(锐钛矿质量分数为99.9%)由麦克林公司提供；超纯水由纯水机(和泰MASTER-Q型)制出；紫外线灯(UV，FV601 型)由诸暨市钰杰电器厂提供，功率为0.64 W，波长为390 nm；实验所用催化剂性能测试气体由长沙方罡气体有限公司提供。

1.1.2 制备过程

采用液相浸渍法制备Pt/TiO2复合催化剂。取5 g 锐钛矿粉末置于烧杯中，均匀滴加15 mL 质量浓度为2.84 g/L 的PtCl4水溶液，使最终Pt/TiO2复合催化剂中的Pt 质量分数达到0.5%。将混合液超声分散10 min，放入磁力搅拌锅中搅拌均匀，同时使用紫外线灯在距液面8 cm 处分别照射0、4、8、12 和24 h，根据UV 照射时间分别将样品标为PT、PT4、PT8、PT12和PT24。将照射完成的浆液放入干燥箱，在120 ℃下干燥7 h，然后放入马弗炉中400 ℃烧结4 h，得到稳定的Pt/TiO2复合催化剂。

1.2 催化剂表征

采用X 射线衍射(XRD，Advance v8 型)表征催化剂的物相组成，采用Cu 靶，Kα射线(λ=0.154 056 nm)，扫描区间为10°～80°，扫描速度为2(°)/min。使用高分辨透射电子显微镜(HRTEM，Talos f200i 型)和EDS 表征样品的微观形貌和元素分布。使用X 射线光电子能谱分析(XPS，Thermo Scientific K-Alpha 型)表征样品表面元素的种类、价态以及表面氧物种。

采用H2程序升温还原(H2-TPR)表征催化剂样品的氧化能力，具体操作过程如下：在U 型石英样品管中放入100 mg 样品，以50 mL/min 的速率持续通入H2/Ar 混合气体(H2体积分数φH2=10%)，以10 ℃/min 的升温速率从室温升至600 ℃，H2的消耗量通过化学吸附仪(Autochem2090 型)中热导检测器(TCD)信号定量分析得出。通过CO 脉冲化学吸附实验(Autochem 2090 型)测定Pt 金属的表面分散度，具体操作过程为：将100 mg 催化剂放入U 型石英管反应器中，用H2/Ar 混合气体在350 ℃下将催化剂样品还原处理30 min 后，以高纯氦气(体积分数为99.99%)为载气降温至室温，再通入5%(体积分数)CO/He 气脉冲吸附5 次或至峰面积稳定。

使用傅里叶漫反射红外光谱仪(DRIFT，Thermo Scientific Nicolet iS20 型)表征样品表面化学反应机理，本实验中所有光谱都在4 cm-1的分辨率下拍摄，共32 次扫描。测试样品为0.06 g 粒径0.25～0.42 mm的颗粒，测试前在N2中200 ℃预处理30 min，然后扫描背景。总气体流量为60 mL/min。

1.3 催化剂性能测试

将需要测试的铂钛催化剂经压片、过筛后制成0.25～0.42 mm 的颗粒，用量筒取1.2 mL(0.65 g)催化剂颗粒放入CO催化反应装置。采用自组装的气体分析监测平台测试催化剂的CO 催化氧化性能，使用气体分析仪(Gasmet DX400型)分析尾气，平台结构示意图见图1。

图1 CO催化氧化性能测试平台Fig. 1 Test platform for CO catalytic oxidation performance

2 结果与讨论

2.1 UV照射时间对催化剂性能的影响

以N2为平衡气、0.5% CO+16% O2(体积分数)为反应气，在流速为1 200 mL/min 条件下，研究不同紫外照射时间制得的Pt/TiO2催化剂的CO催化性能，结果如图2所示。

图2 Pt/TiO2催化剂的CO转化率Fig. 2 CO conversion of Pt/TiO2 catalyst

由图2可以看出，经过UV照射处理的Pt/TiO2催化剂的性能均有不同程度的提升。使用未经UV处理的催化剂PT 时，催化反应的CO 完全转化温度(T100)为195 ℃，使用经UV 照射处理的催化剂时，催化反应的T100均低于195 ℃，且随着UV 照射时间的延长，Pt/TiO2催化性能先增强再减弱，其中，8 h照射处理的样品PT8的性能最佳，其T100低至150 ℃，比PT 样品的T100降低了约45 ℃，此外，经过UV 照射处理的催化剂样品在低温阶段(小于140 ℃)的效率也有较大提升，这可能是由于样品中还原态的Pt0增加，作为活性位点的Pt 物种低温催化能力增强[17]。使用UV 照射大于8 h 的催化样品时，反应的T100又有所升高，这可能是由于长时间UV 照射会使Pt 再分散为尺寸较小的颗粒[14]，在烧结过程中更容易受热分散进入载体[18]，形成Pt2+，降低了与CO的反应活性[19]。

2.2 UV时间对催化剂CO吸附和氧化能力的影响

为了进一步表征催化剂的CO 吸附和氧化能力，对PT 及经不同UV 照射时间的样品进行了CO-TPD和H2-TPR测试，结果如图3所示。

图3 Pt/TiO2催化剂的CO-TPD和H2-TPR测试结果Fig. 3 CO-TPD and H2-TPR profiles of Pt/TiO2 catalyst

从图3(a)可知：存在3 组CO 脱附峰，分别对应106 ℃时Pt0线性吸附的CO分子，150～300 ℃时PtOx表面吸附的CO 分子，以及454 ℃时载体表面化学吸附的CO 分子[20-21]。PT4 和PT8 样品中Pt0-CO明显增多，PtOx-CO也向低温方向移动，而PT 和长时间UV 照射样品的CO 脱附峰温度较高，载体表面的CO吸附占比更大。这表明4 h和8 h的UV照射降低了Pt的价态，增强了CO的吸附性能。

从图3(b)可知，Pt/TiO2催化剂在H2升温还原过程中出现了4组还原峰，分别位于72、146、257和302 ℃。低于100 ℃的还原峰为贵金属氧化物PtOx被氢气还原所致。贵金属负载至氧化物表面后产生氢溢流效应，吸附的H2会转移至载体表面，H 原子将表面晶格氧活化，产生H2O 后留下Ov，Ov中的电子转移至Ti4+将其还原为Ti3+。146 ℃处出现的较小的还原峰为Pt 与Ov结合后在界面上形成的少量Pt-Ov-Ti3+被还原所致[22]。257 ℃处的峰为距Pt 颗粒较近的表面Ti4+-O 被还原为Ti3+-O 所致，302 ℃处的峰为表面Ti3+-O被还原所致[23]。

随着催化剂UV照射时间的延长，PtOx还原峰温度先降低后升高。PtOx还原峰位置与Pt 的价态相关，Pt 的价态越低，还原温度越低[24]。PT 样品的PtOx还原峰温度为72 ℃，UV 照射8 h 的样品PT8 的PtOx还原峰温度降低至60 ℃，表明低价态Pt 含量增加，催化剂低温氧化能力增强。照射时间超过8 h的样品的PtOx还原峰温度继续升高，表明高价态Pt 增加，催化剂低温氧化性能也随之减弱。在257～302 ℃的载体还原峰没有明显移动，代表UV照射对载体的氧化性能影响不明显。

另外，在PT8还原过程中出现了特殊的438 ℃还原峰，可能归属于一部分较为特殊的表面晶格氧，这部分晶格氧的还原温度比体相晶格氧的更低，但高于被氢原子活化的表面晶格氧的还原温度。这可能是由于UV 照射8 h 时Pt 颗粒的尺寸增大，分散度降低，导致一部分表面晶格氧与Pt 颗粒度距离较远，未受到溢流效应的影响[10]。

CO-TPD和H2-TPR测试结果说明，UV照射使Pt/TiO2催化剂的低温CO吸附和氧化性能先增强后减弱，与CO 催化性能测试结果相符。其中，PT8中活性金属氧化物的低温CO 吸附和氧化能力最强，并且可能产生了Pt价态和颗粒尺寸的变化。

2.3 UV对PT催化剂表面微观结构的影响

2.3.1 UV对催化剂组分的影响

不同UV 照射时间的Pt/TiO2催化剂的XRD 衍射图谱及表面元素分布如图4所示。

图4 不同UV照射时间的Pt/TiO2催化剂的XRD衍射图谱和EDS图像Fig. 4 XRD patterns and EDS image of Pt/TiO2 catalyst with UV illumination

从图4(a)可见：不同UV 照射时间的样品均显示出典型的锐钛矿物相(Anantase)，25.28°、48.02°和37.79°处的衍射峰分别对应锐钛矿物相的(101)、(200)和(004)晶面(PDF#71-1166)。所有样品表面均没有出现Pt 晶粒的衍射峰(PDF#88-2343)，结合图4(b)可知：Pt晶粒较小，低于XRD的检测限(<4 nm)，且颗粒分散均匀，没有发生明显聚集[25]。

2.3.2 UV 对活性金属颗粒的尺寸、分散度和氧化活性的影响

负载型金属催化剂的活性颗粒的尺寸和表面金属分散度通常会影响其催化性能，一般来说，活性颗粒尺寸越小，表面金属分散度越高则活性位点越多，催化性能越强[20]。通过HRTEM测量了Pt颗粒直径，结果如图5(a)～(e)所示。

图5 不同UV照射时间的Pt/TiO2催化剂的HRTEM图像和CO脉冲测试结果Fig. 5 HRTEM images of PT catalyst and CO pulse chemisorption of Pt/TiO2 catalyst

由图5(a)～(e)可知，随着UV照射时间延长，Pt颗粒直径呈先增大后减小的趋势，由PT 中的1.09 nm左右增加至PT8的1.30 nm左右，经UV 照射24 h后减小至0.94 nm左右。

进一步地，使用CO脉冲化学吸附的方法表征催化剂表面活性金属的分散度并计算得到对应的活性颗粒直径[20]，结果如图5(f)所示。从图5(f)可以看出，随着UV 照射时间延长，Pt 颗粒对CO 的吸附能力先弱后强，金属分散度整体呈先减少后增大的趋势。PT 中分散度为82.75%，UV 照射8 h后由下降至64.19%，经UV 照射24 h 后增大至76.09%。与之相反，活性颗粒的直径呈先增大后减小的趋势，经UV 照射8 h 后由PT 中的1.37 nm增大至1.76 nm，照射24 h 后减小至1.43 nm，与HRTEM结果基本符合。

以上结果说明UV照射会诱导Pt发生团聚，减少吸附位点的数量。引起这种变化的原因可能是，Pt 负载至锐钛矿表面时会优先选择可以提供自由电子的氧空位(Ov)，表面氧空位的数量减少后，Pt粒子会逐渐团聚[26]，而更长时间的UV照射会使已经负载稳定的Pt 发生再分散，形成更多尺寸较小的Pt颗粒[17]。

为了表征催化剂中Pt颗粒的CO氧化活性，计算了不同UV照射时间催化剂活性位点的转换频率(TOF)[27]。为了确保所有活性中心的稳定参与，取60 ℃下CO的低转化率进行计算，各组样品的TOF如表1所示。

表1 Pt/TiO2催化剂的CO氧化活性Table 1 Catalytic activation for CO oxidation over Pt/TiO2 catalysts

从表1可知，经过UV照射处理样品的TOF随照射时间的延长先增大后减小，均大于未经UV照射的PT，与催化性能测试的结果相符。其中，PT8样品的TOF最高，约为PT样品的15倍。

在催化反应的5个步骤“扩散—吸附—活化反应—解吸—扩散”中，一般认为Pt颗粒对CO的吸附是主要的控制步骤[28]，分散度越高的催化剂含有的CO吸附位点越多，催化性能越强[20]。本实验发现，虽然催化性能较好的样品的CO 吸附位点少，但其表面Pt颗粒更大，CO的低温吸附能力更强，超过了吸附位点数量带来的影响。这可能是由于在Pt/TiO2催化剂中会产生较强的SMSI 效应，在粒径2 nm 以内，大颗粒Pt 的“金属性”更强，SMSI 效应也会增大，加强了单个活性位点的CO吸附和氧化能力[29]，而且在UV照射影响电子迁移速率的情况下，SMSI效应会阻止电子-空穴重组，对提升催化性能有利[30]。

2.3.3 UV对表面元素价态的影响

催化剂表面元素的不同价态对催化活性有显著影响[17]。

为了研究催化剂表面Pt 元素的价态变化，对不同UV照射时间的样品进行XPS表征，并利用分峰面积计算不同价态含量，结果如图6 和表2所示。

表2 Pt/TiO2催化剂Pt4f XPS谱分析Table 2 Analysis of Pt4f XPS spectra of Pt/TiO2 catalysts

图6 Pt/TiO2催化剂的Pt4f XPS谱Fig. 6 Pt4f XPS spectra of Pt/TiO2 catalysts

由图6 可知，样品表面的Pt 元素共有3 种状态：Pt0、Pt2+和PtOx，对应结合能分别为71.3、72.4 和74.2 eV(Pt4f5轨道)，及74.5、75.6 和77.5 eV(Pt4f7轨道)[31]。从表2 可以看出，UV 照射8 h 样品PT8 中低价态的Pt 含量增多，产生了明显的Pt0，其质量分数达到14.37%。作为CO氧化过程中最活跃的位点，Pt0的明显增多也是PT8 样品氧化活性显著提高的原因[4]。为了进一步探究Pt0含量增加的原因，对照射UV24 h过程中混合溶液的pH进行了测试，与未经UV照射的混合溶液对比，结果如图7 所示。从图7 可见：在UV 照射过程中，混合液的pH逐渐下降，而未照射UV的混合液pH只有轻微变化。可能的原因是，UV照射使载体表面电子-空穴对(e--h+)分离，产生的自由空穴促使水分子分解为—OH 和H+[11,32]，—OH 附着在载体表面的Ov中[33-34]，剩余的H+浓度增加，pH 下降。同时，自由电子将铂物种还原为Pt0。而UV 照射时间大于12 h 后，混合液中pH 不再变化，PtOx含量增加，说明UV 照射时间太长会导致Pt 颗粒再分散[14]，小尺寸Pt在烧结过程中进入载体，发生过度氧化[18]。

图7 不同UV照射时间的混合液pHFig. 7 pH of liquid with different UV illumination time

为了探究不同UV照射时间下载体表面Ti和O物种的变化及其与Pt 元素价态变化的关联，对催化剂表面Ti和O元素进行了XPS表征，结果如图8和表3所示。

表3 Pt/TiO2催化剂的Ti2p和O1s的XPS谱分析Table 3 Analysis of Ti2p and O1s XPS spectra of Pt/TiO2 catalysts

图8 Pt/TiO2催化剂的Ti2p和O1s的XPS谱Fig. 8 Ti2p and O1s XPS spectra of Pt/TiO2 catalysts

由图8(a)可知，样品表面的Ti 元素均分裂为Ti3+和Ti4+两种状态，结合能分别为457.9 eV 和458.7 eV(Ti2p1轨道)，463.9 eV 和464.5 eV(Ti2p3轨道)[35]。从表3 可知，经UV 照射后Ti3+总量增多。原因是UV照射促进了载体中的电子向活性金属Pt迁移，表面出现更多的Ti3+[16]。

从图8(b)可见：样品表面的O元素存在3种状态，即晶格氧O2-、表面吸附氧O-ad和羟基氧—OH，分别对应结合能为530.0、531.2 和532.1 eV(O1s轨道)[36]。由表3 可知，UV 照射后的样品O-ad含量减少，而—OH 含量增多。这是由于液相中存在的H2O 经长时间UV 照射后与载体中产生的空穴反应，解离出—OH[32]。产生的—OH 一方面填补了部分氧空位，使O-ad含量减少，另一方面促进了CO催化氧化反应[37]。

XPS 结果表明，UV 照射不仅改变了Pt0含量，还使载体上的主要活性氧物种—OH增加，影响了PT的催化性能。

2.4 UV对L-H机制的主反应增强作用

CO 反应过程遵循L-H(Langmuir-Hinshelwood)机制，而L-H机制的本质是Pt同时吸附CO分子和O2分子，将O2分子解离为Oad后与CO 分子结合，形成的CO2在高温下解吸[38]。结合上述分析可知，UV照射8 h后，催化剂的活性颗粒尺寸、分散度、元素价态都发生了明显变化，因此，推断UV照射对CO的反应机制也有相应影响，采用原位红外光谱分析了PT和PT8样品反应过程物质的转化规律，结果如图9所示。

图9 原位DRIFT表征PT和PT8的CO氧化反应升温过程Fig. 9 In-situ DRIFT spectra of PT and PT8 under CO oxidation condition and at different temperate

从图9(a)可见：2 300～2 400 cm-1范围内为CO2气体吸附峰[39]；2 000～2 150 cm-1为主要的金属活性位点与CO的吸附振动峰；2 100～2 150 cm-1范围内为CO在PtOx上的吸附峰，Pt的配位数增加会使电子密度降低，吸附的C—O 键振动频率更高[40]，可以判断2 105、2 119和2 092 cm-1附近分别为CO在Pt2+、Pt4+和Ptn+(n=1～2)上的吸附峰，2 069 cm-1为CO 在Pt0上的线性吸附峰[41]。随着温度上升，2 300～2 400 cm-1范围内的峰先变强再变弱，说明CO2在PT表面先生成再解吸。CO在Pt物种上的吸附强度逐渐增大，60 ℃时即存在CO在PtOx上的吸附，随着温度升高，PtOx在CO 中逐渐被还原为Pt0，另外，温度升高至180 ℃时，2 105 cm-1和2 119 cm-1的峰发生蓝移，CO振动频率升高，代表CO-Ptx+周围电子密度降低，CO 的吸附强度变弱[41-42]，可能是高温下O2与CO产生了竞争吸附[38]。

在PT8中，各种CO的吸附振动峰中2 069 cm-1的峰占比更大，说明PT8 中Pt0占比明显高于PT 中Pt0占比。与PT不同，PT8中2 300～2 400 cm-1范围内CO2峰有减小趋势，表明CO2的解吸更快。综上所述，在催化剂表面，Pt吸附的CO分子与氧分子被吸附解离产生的Oad结合，形成的CO2解吸进入气相，符合L-H反应机制。

从图9(b)可见：1 200～1 900 cm-1范围内的碳酸盐、碳酸氢盐和桥接CO等的振动峰变化也能够体现催化反应过程的特点。1 800～1 900 cm-1为Pt0上的桥接CO(Pt02CO)[39,42]，1 700～1 747 cm-1为Pt上的双齿碳酸盐Pt(CO3)的振动峰，1 560～1 640 cm-1为TiO2上的羧基和碳酸氢根振动峰[31]，1 250～1 540 cm-1为载体上的碳酸盐Ti(CO3)的振动峰[43]。

在反应升温过程中，PT 载体上的碳酸盐含量不断增多，表明Ti(CO3)作为CO 氧化反应生成的副产物逐渐积累但没有被明显消耗，不能证明其参与了CO2的生成。由1 650～1 850 cm-1范围内的放大图可知，PT表面的Pt(CO3)先增多后减少，说明Pt 上的碳酸盐参与了催化反应的循环过程，温度上升后Pt(CO3)分解，表明过程中有副反应发生。与PT的情况不同，PT8样品中的Pt(CO3)没有明显消耗，说明UV照射可能导致催化剂产生了不同的CO氧化反应路径。

为了进一步探究副反应产物Pt(CO3)的生成和分解在PT 和PT8 反应过程中的不同作用，在CO催化氧化反应稳定后进行去氧处理，即在180 ℃下反应40 min 后关闭O2，气氛中只余0.5%(体积分数)CO和N2，并利用DRIFT表征去氧4 min和去氧25 min 后的样品表面成分变化，结果如图10所示。

图10 原位红外光谱表征PT和PT8去氧后在CO中的变化Fig. 10 In-situ DRIFT spectra of PT catalyst under CO condition after removing O2

随着气氛中O2含量的下降，PT中在2 110 cm-1附近的CO-Ptx+振动峰均减弱而2 060 cm-1处CO-Pt0振动峰增强，表示在无O2气氛下CO将PtOx还原为Pt0，在1 300～1 800 cm-1范围内，PT表面的Pt(CO3)和Ti(CO3)的含量没有明显变化，CO2也没有继续解吸。原因是O2为催化剂提供的活性氧Oad可以在催化剂中储存一定时间[44]，在没有O2补充的条件下，含有较多Oad的PT 仍然可以保持Pt(CO3)和Ti(CO3)的生成和分解，使CO2含量保持稳定。

一般认为PT 催化剂中，CO 分子与O2分子共同吸附在Pt物种上重组结合为CO2，为L-H机制的主反应路径[38]。原位红外分析结果说明在PT 表面还存在副反应路径，PT吸附的Oad能够与吸附态的CO 形成中间产物Pt(CO3)[45]，高温下Pt(CO3)再分解为CO2进入气相。催化反应机理如下。

主反应为

副反应为

在去氧25 min后，PT8中Pt对CO的吸附情况与PT 中的相似。但在1 300～1 800 cm-1范围内，PT8中的碳酸盐的振动峰明显增强，显示出中间产物Pt(CO3)和Ti(CO3)明显增多，2 300～2 400 cm-1范围内CO2在载体表面的吸附振动峰也明显减弱。表明在无O2条件下，PT8中的Pt(CO3)和Ti(CO3)不断积累但不能分解，CO2持续解吸但没有补充，催化反应不能循环进行。以上结果说明在O2充足的条件下，PT8样品表面吸附的CO和O2吸附解离出的Oad直接结合为CO2，没有明显的副反应发生。

根据原位红外光谱的表征结果，UV 照射8 h前后CO催化氧化反应机理如图11所示。在液相中对样品进行适当时间的UV照射，会使TiO2表面产生电子-空穴对(e--h+)，自由电子将部分PtOx还原为Pt0，自由空穴促使水分子分解为—OH 和H+。—OH会填补载体表面的Ov，使铂物种负载的位点减少，增加Pt 颗粒的团聚，H+的产生则造成溶液的pH下降。