工作催化剂的Operando表征，需要根据定义同时测量催化性能，对确定相关催化剂的结构、组成和吸附物种是至关重要的。

有鉴于此，维也纳技术大学Günther Rupprechter等人，讨论了常用的原位技术，包括X射线吸收光谱、近环境压力X射线光电子能谱法和红外光谱法。

本文要点

1）通过光电发射电子显微镜的operando表面显微镜提供空间分辨数据，直接可视化催化剂的异质性。为了更全面的解释，实验结果应该用密度泛函理论来补充。operando方法能够识别正在进行的催化反应中簇/纳米颗粒结构和组成的变化，并揭示分子如何与表面和界面相互作用。这些案例研究涵盖了从簇到纳米粒子到介尺度聚集体的长度尺度，并论证了特定原位方法的好处。反应过程中的结构重组、配体/原子迁移率和表面组成改变可能对活性和选择性有显著影响。纳米级金属/氧化物界面通过长距离效应来控制催化性能。将operando光谱学与与开关气体进料或浓度调节相结合可提供进一步的机理洞见。原位光谱获得的基本理解是提高催化性能和合理设计的前提。

2）尽管催化剂组成看似简单，但Au/CeO₂、CuNi/ZrO₂、Pd/ZrO₂、Rh/ZrO₂、Co₃O₄和Pd₂Ga/Ga₂O₃的案例研究在不同方向上呈现出多种复杂性。这些包括原子结构、表面组成、空位和金属/氧化物界面，具体细节取决于合成、预处理(活化)和反应条件(中毒/失活)。有关催化剂结构/组成/吸附种类和稳态催化性能的相关信息为反应机理提供了线索，然后可以通过详细的动力学分析进一步评估。

参考文献：

Günther Rupprechter et al. Operando Surface Spectroscopy and Microscopy during Catalytic Reactions: From Clusters via Nanoparticles to Meso‐Scale Aggregates. Small, 2021.

DOI: 10.1002/smll.202004289

https://doi.org/10.1002/smll.202004289