综述：电催化中真实活性位点识别操作技术

《Applied Catalysis A: General》：Operando Techniques for Identifying Real Active Sites in Electrocatalysis

　　

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  在操作状态/原位条件下进行表征，能够直接识别电催化中的真正活性位点。
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  重构是电催化的固有特征，它决定了真正处于工作状态的活性相的形成。
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  真正的活性位点往往与通过离位方法分析得到的初始催化剂结构不同。
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  多尺度操作状态技术为理解结构演变和反应路径提供了重要线索。

章节摘录

引言

向可持续能源系统的过渡在很大程度上依赖于高效的电催化技术，这类技术为将可再生电能转化为化学能提供了重要途径[1]。电催化在多种能量转换过程中发挥着核心作用，包括二氧化碳还原反应（CO₂RR）、氧析出反应（OER）以及氢气析出反应（HER），从而为水电解等重要应用提供支持

电催化中重构的作用与演变

重构在电催化中起着至关重要的作用，它通常决定着催化剂的活性、选择性和稳定性[42]、[43]、[44]。重构的演变主要可以从三个相互关联的方面来理解：施加的电势、界面微观环境以及物质传输[44]、[45]、[46]、[47]、[48]。重构并非单一的结构变化，而是一个持续演变的过程，涉及价态变化、配位重排、相变以及元素迁移等现象

二氧化碳还原反应

在二氧化碳还原反应中，基于铜的催化剂上会出现较为明显的重构现象，其表现形式包括阴极价态的变化、表面粗糙度的增加、局部晶面和晶界的重排，以及由溶解-再沉积作用引发的原子重新分布[51]、[52]、[201]、[202]、[203]。杨等人明确指出，在二氧化碳/一氧化碳还原过程中，铜会经历广泛的自发重构，这一过程通常通过溶解-再沉积途径实现，且常常伴随着性能下降

结论与展望

重构已成为电催化领域的核心特征，它从根本上改变了人们对催化剂结构与性能之间关系的传统认知。在实际工作条件下，催化剂的结构极少保持稳定。在施加电势、界面微观环境以及物质传输的共同作用下，催化剂会通过价态变化、配位重排、相变以及元素流失等方式不断发生演变

作者贡献

Z.Z.、Y.C.和J.Z.负责该研究的设计工作。C.Z.、Z.Z.、Y.H.、Y.W.、C.L.、O.L.、D.K.、L.K.、A.D.、Y.C.和J.Z.共同撰写了论文。所有作者都对研究结果进行了讨论，并为论文的完成做出了贡献。

CRediT作者贡献说明

Yuze Huang：实验研究。Olga Lebedeva：论文初稿撰写、验证工作。Dmitry Kultin：论文初稿撰写、研究指导。Yuncheng Wang：实验研究。Chenlei Li：实验研究。Jie Zeng：论文审阅与编辑、研究指导、资源协调、项目管理、资金申请以及概念构思工作。Abolghasem Dolati：研究指导、论文审阅与编辑。Leonid Kustov：论文审阅与编辑、研究指导。Yi Cui：论文审阅与编辑、研究指导

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益冲突或个人关系。

致谢

本研究得到了中国国家重点研发计划（2021YFA1500500）、中国科学院青年科学基金项目（YSBR-051）、国家自然科学基金（22525021、22221003、22250007、22361162655）、澳门特别行政区科学技术发展基金（0070/2023/AFJ）、中央高校基本科研业务费、国家催化科学中心（2024SKL-A-011）以及碳达峰碳中和重大科技专项的支持

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