黄兴课题组在原位电镜揭示催化过程中金属催化剂的“活性布朗运动”取得重要进展

近日，黄兴教授课题组在国际知名期刊《Angewandte Chemie International Edition》上发表了题为“In situ Visualization of Lattice-Coherent Phase Oscillations and Active Brownian Motion of a Copper Catalyst during Hydrogen Oxidation”的论文。

结构动力学是调控金属纳米粒子催化活性的关键因素，然而其在原子尺度上的作用机制尚不明确。该研究团队借助原位透射电子显微镜技术，在氢氧化反应条件下，直接捕捉到铜纳米颗粒晶格相干的 Cu↔Cu₂O 氧化还原振荡现象。这种动态相变在特定氢气与氧气比例下会诱导纳米颗粒形成“头-尾”结构的活性布朗粒子，从而产生自驱动定向运动。该运动一方面会导致粒子碰撞烧结，另一方面却能引发粒子分裂，形成一种动态的活性自我再生机制，挑战了传统的静态催化模型。该研究将物理学中活性物质概念与多相催化交叉融合，揭示了催化剂在非平衡态下自我维持活性的新机制，为设计高效、稳定的工业催化剂提供了重要理论与实验依据。

福州大学化学学院/清源创新实验室黄兴教授、中科院深圳高等研究院/苏州实验室丁峰教授、洛斯阿拉莫斯国家实验室Travis Jones博士为本文共同通讯作者，清源创新实验室王永钊、中科院深圳高等研究院赵超博士为论文共同第一作者。这项工作得到了国家自然科学基金、清源创新实验室启动基金等项目的支持。

论文信息：Yongzhao Wang, Chao Zhao, Panpan Liu, Shengnan Yue, Yuan Wen, Dr. Zhaoying Wang, Tongtong Gao, Praveen Chandramathy Surendran, Travis Jones,* Feng Ding,* and Xing Huang* In situ Visualization of Lattice-Coherent Phase Oscillations and Active Brownian Motion of a Copper Catalyst during Hydrogen Oxidation. Angewandte Chemie International Edition 2025, e202515820. http://doi.org/10.1002/anie.202515820