致真精密仪器助力多家单位联合研究团队发表重要成果

近日，澳门科技大学、陕西师范大学、中国科学院地球环境研究所、北京信息科技大学等单位联合研究团队，在月球原位资源利用（ISRU）与光热催化领域取得突破性进展。该研究以题为“Lunar-Based Photothermal CO₂ Reduction Strategy: Self-Evolving Transient Active Interface and Band Engineering”的论文发表于国际顶级跨学科期刊《Advanced Science》。

该研究受月壤成分启发，创新性地构建了一种动态自适应的Pd/Ov-FeTiO₃光热催化剂。在揭示该催化剂表面光生载流子转移机制的过程中，致真精密仪器的AtomExplorer 轻量款原子力显微镜为团队提供了关键的开尔文探针力显微镜（KPFM）技术支持，直观证实光照下催化剂界面电子快速富集与重新分布，为“自演化”反应机制提供了不可或缺的微观电学证据。

▲致真精密仪器AtomExplorer 的开尔文探针力显微镜（KPFM）图像：直观展示了暗态（Dark）与光照（Light）条件下，FeTiO₃ 与 Pd/Ov-FeTiO₃ 催化剂表面接触电势差的显著变化。

建立月球基地是人类深空探测的战略前沿。在资源极度匮乏的月球环境中，利用太阳能驱动月表水冰和月球冷阱中的CO₂转化为燃料（原位资源利用，ISRU），是维持生命支持系统和能源循环的核心。

月壤中富含的钛铁矿（FeTiO₃）因其高稳定性和较窄的带隙，被视为月基光热催化的理想基础材料。然而，天然钛铁矿相对稳定的表面限制了其催化活性。为突破这一瓶颈，研究团队通过溶胶-凝胶法制备了高比表面积的FeTiO₃，并引入了钯（Pd）单质与氧空位（Ov），构建了Pd/Ov-FeTiO₃催化剂。

核心发现：

研究团队揭示了一种打破传统的“自演化（Self-Evolving）”瞬态活性界面机制。在光热条件下，催化剂发生显著的表面重构：Ov的持续生成驱动了界面电子的重新分布，使Pd演化为富电子的电子仓库，而Ti3+-Ov缺陷对则作为受界面调控的缺电子活化位点，二者协同构建了瞬态活性界面。这一独特的微环境使d带中心上移，显著增强了对CO₂及关键中间体的吸附能力，并在300℃下实现了高达33.23 mol·gPd⁻¹·h⁻¹的CO生成率，显著提升全光谱（紫外–可见–近红外）太阳光利用效率，尤其实现了高效红外光响应。

在探究光生载流子的动态迁移行为时，常规手段难以直观解析催化剂表面的微观电荷分布。研究团队借助致真精密仪器AtomExplorer 的开尔文探针力显微镜（KPFM），对不同光照条件下的样品表面接触电势差（CPD）进行了高精度的原位测量。

微观电学表征结果（图6 b,c）清晰地揭示了瞬态活性界面的电荷调节作用：

暗态（Dark）条件下：样品的接触电势差较低（约49 mV）。

光照（Light）条件下：Pd/Ov-FeTiO₃ 样品的接触电势差剧增至102 mV。

测试数据表明，相较于纯FeTiO₃，光照显著增加了Pd/Ov-FeTiO₃表面的电子浓度，从而带来了更高的表面电势。这一直接证据有力地证实了Ov在系统中的双重关键作用：在光热耦合下，Ov的大量生成触发了自演化过程，构建的活性界面不仅提供了极高的表面电子浓度，还重塑了界面电子流向——使激发态电子能够绕过局部缺陷复合中心，被迅速捕获并定向转移至表面反应位点，将原本不利的复合效应转化为高效的电子利用路径。

AtomExplorer 轻量款原子力显微镜

AtomExplorer 轻量款原子力显微镜具备亚纳米级高分辨率，用于观察样品表面形貌、纹理，能够在纳米级别到微米级别的尺度上捕捉样品表面的细微结构和微小特征，为材料、芯片等样品的表面形貌提供详尽的视觉信息。该产品还集成了磁力显微镜、静电力显微镜、开尔文探针力显微镜、压电力显微镜；产品稳定性强，可拓展性良好，提供定制服务。该产品作为高精度形貌表征和纳米磁学、电学测量工具，为教学、科研及生产研发提供更多选择和助力。

致真精密仪器

致真精密仪器聚焦高端科学仪器与集成电路测试设备的技术突破与自主研制，深耕微纳表征、磁学测量、低温强磁物性表征、半导体量检测等领域，通过核心技术攻关与工程化落地，已成功推出系列高端科研级设备与产业级解决方案：

科研级核心设备：原子力显微镜（微纳形貌表征核心设备）、高精度 VSM（振动样品磁强计）、磁光克尔测量系统、常温/变温磁场探针台系列、低温强磁场光学测量平台等；

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