氧空位
催化剂（catalyst）具有在化学反应中加快反应速度以及改变反应途径的重要功能，但是催化剂只有当它具有合适的活性中心结构，其上的反应物才能遇到适宜的反应条件，从而获得有效的催化作用。然而，在诸多催化体系中，催化剂结构的表征是一个比较复杂的问题，在催化反应条件下，氧空位结构（oxygen vacancies）也可能会发生改变，从而改变反应性质。而氧空位表征（oxygen vacancy characterization），正是用来分析催化剂活性中心结构、活性位置等信息的一种技术。 活性中心结构中氧空位存在是一个催化反应中不可或缺的要素，它可以影响到反应的反应活性、反应机理以及扩散行为等。同时，氧空位的存在与反应物的活化有关。氧空位的存在可以改变催化剂的活性位置、改变催化剂表面的反应活性以及影响反应轨道结构的分子动力学运动。
氧空位的表征一般可通过多种性质的测定来完成，如X射线衍射（X-ray diffraction）、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy）、原子力显微镜（atomic force microscopy）、电子显微镜（electron microscope）等。
X射线衍射是一种最常用的氧空位表征技术，其原理是根据X射线穿透催化剂表面来确定催化剂活性中心结构以及氧空位结构的变化。特别是当使用极高能X射线时，可以精确的表征催化剂表面的氧空位分布情况，也可以探测催化剂对各种不同粒子的反应活性。
X射线光电子能谱（XPS）是一种测量催化剂表面活性位置的常用技术，其原理是测量催化剂表面各元素的X射线能量离子法（X-ray energy ionization method）和X射线谱分析（X-ray spectrum analysis）。通过XPS可以获得催化剂表面元素的特征吸收谱，并有效的表征催化剂活性位置的受体原子的分布情况，包括氧空位的分布情况等。因此，XPS技术可以有效的分析催化剂活性中心及氧空位的结构变化。
原子力显微镜（AFM）是一种通过调节端面的局部质量及振动力学特性来表征催化剂表面氧空位分布及活性位置的技术，其原理是通过一个灵敏的针尖来作用于催化剂表面，从而探测催化剂表面几何结构及氧空位分布的变化。AFM可以有效的表征催化剂表面氧空位的位置、分布及其活性位置，从而获得有效的催化剂活性中心结构。
电子显微镜是一种非常灵敏的催化剂表面氧空位表征技术，其原理是在电子束的施加下，催化剂表面的活性中心位置及其上的氧空位结构可以被观察到并表征出来。同时，电
子显微镜还可以利用催化剂表面质量及活性中心位置的变化，来实现对催化剂反应活性的表征。
总之，氧空位表征对于研究催化剂活性中心结构、活性位置及表面反应活性具有重要意义，而X射线衍射、X射线光电子能谱、原子力显微镜和电子显微镜等技术，则是用于表征氧空位结构的重要方法。
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