综述：CeO2 基材料中氧空位形成的热催化策略

（编辑推荐）本综述系统探讨了CeO2 基材料中氧空位（VO ）调控策略及其热催化应用，涵盖晶格掺杂、纳米结构控制和外源还原缺陷工程三大方向。通过先进原位表征技术揭示晶格氧迁移率与催化活性的关联，为设计高效氧介导热催化体系提供理论支撑。

　　

The bigger picture

CeO₂
作为氧动态调控的典范材料，其氧空位（V_O
）结构的精确控制已成为催化领域的研究前沿。通过多策略协同工程（如掺杂与纳米形貌调控），结合同步辐射X射线吸收谱等原位表征手段，研究者首次实现从原子尺度解析氧空位形成动力学。这种对氧行为的深入认知，不仅推动甲烷干重整等可持续催化过程的发展，更为设计下一代"智能氧缓冲"催化剂奠定基础。值得注意的是，CeO₂
表面氧空位的动态重构特性，使其在CO₂
-to-CH₃
OH转化中表现出独特的氧溢出效应。

Summary

CeO₂
凭借优异的氧存储释放能力（OSC），在CO优先氧化（PROX）和苯系VOCs降解等反应中展现出不可替代的作用。最新研究表明，三价稀土元素（如La³⁺
）掺杂可将V_O
形成能降低0.8 eV，而构建中空纳米笼结构则使氧迁移速率提升3个数量级。特别值得关注的是，等离子体辅助还原技术能在室温下产生高密度V_O
簇，这种非平衡态缺陷使WGS反应活性提升217%。通过环境透射电镜（ETEM）直接观测到：V_O
在CeO₂
(110)面的有序排列可显著促进晶格氧参与Mars-van Krevelen循环。

Graphical abstract

三维多孔CeO₂
的缺陷工程示意图生动展示了"掺杂-形貌-还原"三位一体的调控策略：Zr⁴⁺
掺杂诱导的局部应变场（红色箭头）与介孔通道（蓝色网状结构）协同降低氧扩散势垒，而H₂
等离子体处理产生的表面V_O
阵列（黄色亮点）成为CO分子活化的优选位点。这种分级缺陷结构使CeO₂
在丙烷氧化反应中的起燃温度降低至180°C。