采用新技术已可精确分辨催化剂表面的活性位

许多工业过程使用固体催化剂加速气相或液相中的化学反应。这些多相催化剂表面不同活性位点的活性差异很大。如果科学家能够精确识别高活性位点，就可以重新设计催化剂，增多这样的位点，从而改进催化剂性能。

慕尼黑技术大学的Aliaksandr等发明了一种扫描隧道显微镜(STM)技术，可以在反应期间确认表面活性的变化，空间精度超过了前人(Nature 2017, DOI: 10.1038/nature23661)，绘制表面活性地图的分辨率达到1～2 nm，比德克萨斯大学Allen等开发的扫描电化学显微镜(SECM)高一个数量级。

最终的目标是原子级别的分辨率，目前尚差2个数量级。但加州大学伯克利分校的多相催化专家Alexis T. Bell评论说，新技术比之前的方法在精确识别位点的活性方面进步显著。

Bandarenka等用该技术识别对溶液中的氢气生成和氧化还原反应起催化作用的电极上的活性位，发现在阶梯状的Pt表面上，阶梯边缘的催化活性高于平展部分的催化活性。

该技术分辨不同活性的原理是，STM尖端和附近催化剂表面位点之间的电子隧道电流随反应活性的变化而显著改变。反应发生时，局部表面的变化，如分子吸附和脱附，会在电子隧道电流中引起噪音的变化。研究人员通过监测这些变化识别并测量了活性的差别。

催化和表面科学公司Syngaschem的主管Hans Niemantsverdriet说，这项工作在活性位可视方面向前迈了一大步，希望在噪音变化比较小的气相反应中也能应用这项技术。