图 动态谱学与微量热解析Cr/ZnO界面氧空位的优先形成位置及形成驱动力

　　在国家自然科学基金项目（批准号：22272031、22472035、22102033、22402035）等的资助下，复旦大学朱义峰研究员、包信和研究员团队，联合同济大学马思聪副教授、浙江师范大学马睿教授等，在氧化物表面氧空位研究方面取得进展。相关成果以“合成气转化过程中Cr/ZnO界面上活性氧空位的优先落位（Preferential locations of catalytically active oxygen vacancies at Cr/ZnO interfaces during syngas conversion）”为题，于2026年9月25日发表于《自然·催化》（Nature Catalysis）杂志，论文链接：https://doi.org/10.1038/s41929-026-01615-7。

　　氧空位是影响氧化物催化性能的重要结构缺陷，由于其表面含量低，常规谱学方法难以区分不同局域环境中氧空位的结构与作用。因此，确定氧空位的形成位置并识别其催化功能，是催化与表界面化学领域的重大挑战。

　　针对这一难题，上述团队以Cr/ZnO复合氧化物为模型体系，发展瞬态动力学耦合的能量色散X射线吸收谱-质谱方法（TKA-EDXAS-MS），通过快速气氛扰动，在亚秒时间尺度捕捉Zn-O局域结构的动态变化，并利用表面物种响应快、体相响应慢的差异，从体相主导的平均信号中提取与反应相关的微弱界面响应，从而提升X射线吸收谱对表面结构的灵敏度。同时，引入微量热方法，结合H₂脉冲滴定，测量还原生成氧空位过程的热效应。研究发现，氧空位优先形成于孤立Cr³⁺邻近的Cr-O-Zn界面，而非Cr₂O₃团簇界面或ZnO表面。该界面氧空位有利于CO加氢及合成气制低碳烯烃，相应界面氧则参与丙烷选择性脱氢中的C-H键活化。该研究为反应条件下低含量表面缺陷的动态解析及复合氧化物催化剂设计提供了新的研究方法。