多相催化不仅在化学工业中具有重要意义，而且在能源转换和环境技术中也具有重要意义。固体催化剂的特定表面形貌和结构对催化性能有着显著的影响，因为在催化反应过程中，大多数物理和化学过程都发生在催化剂的表面。与广泛研究的多面金属纳米粒子不同，金属氧化物具有更为复杂的结构和表面特征。在纳米晶生长过程中，利用表面导向剂(SDAs)控制过渡金属氧化物的形状和暴露面已经取得了很大的进展。但是，暴露面的影响在研究人员中仍然存在争议。值得注意的是，高能面，特别是极性面，往往通过不同的弛豫过程降低其表面能，如表面重构、氧化还原变化、带负电荷物质的吸附等。这些过程会导致表面缺陷的形成和表面化学计量的破坏，由此产生的电子构型和电荷迁移性质的变化都在多相催化中起着重要作用。

有鉴于此，英国牛津大学Shik Chi Edman TSANG教授等人，重点研究了特定的表面对主要由裸露极性面构成的工程化简单二元金属氧化物纳米材料引入的非均相催化的影响，以及使用一系列新的表征技术的表面研究进展。

本文要点

1）由于不同的材料偏好不同的弛豫方法，产生了不同的表面特征，需要不同的技术来研究facet到facet的不同特征。诸如X射线衍射，X射线光电子能谱，透射电子显微镜等常规表征技术似乎不足以阐明刻面效应的基本原理。因此，越来越多的新技术被开发来区分表面特征，从而能够更好地了解刻面对非均相催化的影响。

2）阐明了面效应的基本原理，并证明了结构与活性之间的关系。还使用一系列表征技术研究了由不同弛豫过程引入的表面特征。例如，电子顺磁共振光谱法可用于检测氧空位，而探针辅助固态核磁共振波谱能够评估表面酸性。

3）结果还表明，这些不同的特征对非均相催化性能有不同的影响。在第一性原理密度泛函理论计算的帮助下，讨论和阐明了多面金属氧化物的独特性质。此外，还对过渡金属硫属化合物、层状双氢氧化物等材料在面相关催化研究中的应用进行了简要的讨论。

参考文献：

Yiyang Li et al. Unusual Catalytic Properties of High-Energetic-Facet Polar Metal Oxides. Acc. Chem. Res., 2020.

DOI: 10.1021/acs.accounts.0c00641

https://doi.org/10.1021/acs.accounts.0c00641