采用新技術已可精確分辨催化劑表面的活性位

許多工業過程使用固體催化劑加速氣相或液相中的化學反應。這些多相催化劑表面不同活性位點的活性差異很大。如果科學家能夠精確識別高活性位點，就可以重新設計催化劑，增多這樣的位點，從而改進催化劑性能。

慕尼黑技術大學的Aliaksandr等發明了一種掃描隧道顯微鏡(STM)技術，可以在反應期間確認表面活性的變化，空間精度超過了前人(Nature 2017, DOI: 10.1038/nature23661)，繪制表面活性地圖的分辨率達到1～2 nm，比德克薩斯大學Allen等開發的掃描電化學顯微鏡(SECM)高一個數量級。

最終的目標是原子級別的分辨率，目前尚差2個數量級。但加州大學伯克利分校的多相催化專家Alexis T. Bell評論說，新技術比之前的方法在精確識別位點的活性方面進步顯著。

Bandarenka等用該技術識別對溶液中的氫氣生成和氧化還原反應起催化作用的電極上的活性位，發現在階梯狀的Pt表面上，階梯邊緣的催化活性高于平展部分的催化活性。

該技術分辨不同活性的原理是，STM尖端和附近催化劑表面位點之間的電子隧道電流隨反應活性的變化而顯著改變。反應發生時，局部表面的變化，如分子吸附和脫附，會在電子隧道電流中引起噪音的變化。研究人員通過監測這些變化識別并測量了活性的差別。

催化和表面科學公司Syngaschem的主管Hans Niemantsverdriet說，這項工作在活性位可視方面向前邁了一大步，希望在噪音變化比較小的氣相反應中也能應用這項技術。