来源：X-MOL
在多相催化领域，固体催化剂活性位点的精准识别是核心挑战。反应条件下的原位表面重构会驱动催化剂通过环境诱导的化学重排形成热力学稳定结构，进一步增大了活性位点表征的难度。传统化学势理论假定气相空间均匀且化学势明确，却忽略了实际反应中表面反应、质量传输及温度梯度导致的局部化学势空间差异，难以阐释非均匀条件下催化剂重构与催化性能的关联，这已成为制约高效催化剂理性设计的关键瓶颈。
为突破该瓶颈，近日，中国科学院山西煤炭化学研究所温晓东、张振华、刘星辰研究员团队联合天津科技大学滕波涛教授，采用热力学指导策略，结合从不同前驱体结构出发的实验模型，提出了局部氧化学势（μO）决定的重构催化剂结构及催化性能概念。以钴-氧化铈催化CO2加氢反应为验证系统，结合表征原位表征，揭示了负载型钴物种在反应过程中发生原位重构——氧化态钴物种还原为低氧化态，或金属钴氧化为正价态，最终形成以Co(II)为主成分的CoOx集合体。无论是从金属钴还是CoOx形态起始，催化活性的差异都会改变催化剂表面的局部环境及μO值。这种差异导致不同CoOx组装体的形成，进而决定了截然不同的催化性能。这些发现不仅为阐明环境氛围与重构催化剂对应结构之间的内在关联提供了全面的物理图景，同时也为还原氧化物催化剂的理性设计开辟了新路径，对推动CO2资源化利用等催化技术升级具有重要意义。