近日，郑州大学化学学院吕超教授团队与刘仲毅教授团队合作在金属氧化物催化剂精细活性位结构识别领域取得重要突破。该团队成功研发出一种基于氧吸附能调控的发光探针技术，精准识别金属氧化物催化剂中从原子位点到异质界面转变临界点。相关研究成果以原创性研究论文形式，发表于国际权威期刊《Nature Communications》，论文题为“Spotting critical point from atomic sites to heterointerfaces on catalysts by oxygen adsorption energy-regulated luminescence”，郑州大学化学学院为第一作者单位。论文第一作者为我院博士生戴媛媛，通讯作者为彭智昆教授、刘仲毅教授和吕超教授。

金属氧化物催化剂中的原子位点和异质界面对于催化性能的发挥至关重要。然而，如何快速准确地识别从原子位点到异质界面转变的临界点，一直是催化研究领域的难题。传统的高分辨率透射电子显微镜虽然能够用于识别这些结构，但在处理一系列具有不同掺杂水平的样品时，仍然面临巨大挑战。

催化发光是一种反应分子在催化剂表面发生的催化氧化反应，并伴随着中间激发态回到基态产生的光发射。催化发光对催化剂的表面微观结构有着十分灵敏的响应且操作简单，在催化剂的表征方面展现优越的特性。本研究基于对氧吸附能调控机制的深入研究，实现了金属氧化物催化剂中从原子位点到异质界面转变临界点催化发光精准识别。

其识别原理是利用乙醚触发发光现象，能够快速准确识别从痕量到当量Zr掺杂In₂O₃（In₂O₃/ZrO₂）催化剂中原子位点到异质界面的“临界点”。研究结果表明，该临界点处发光信号显著减弱，这归因于其较低的氧吸附能；相反，具有较高氧吸附能和氧活化能力的原子位点及异质界面则产生强催化发光。据此，本研究基于In₂O₃/ZrO₂独特的“on-off-on”探针发光模式，可特异性识别金属氧化物催化剂上精细结构转变的临界点。实验与理论计算证实了发光强度差异与氧吸附/活化能力之间的直接关联。此外，本研究建立的发光识别方法可拓展至其他金属氧化物体系（In₂O₃/CeO₂和ZnO/ZrO₂），为快速识别催化剂关键活性位点提供了新的技术手段。本方法有望替代传统的高分辨率透射电子显微镜技术，有助于科研人员更好地理解和调控催化剂的活性结构，从而推动催化科学的发展。该研究得到了国家自然科学基金重点项目、河南省自然科学基金等项目的支持。

全文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-64141-3