（具有良好润湿性能的材料，如左图所示，往往表面附着羟基基团，但其抑制催化活性。而排斥水的材料，如右图所示的材料，往往具有较高的催化活性，如橙色小分子之间的反应所示。插图：Xiao Renshaw Wang。）

一个包括来自美国麻省理工学院（MIT）成员的研究小组发现，催化和润湿，这两个发生在材料表面的，并已被认为是无关联的两个关键物理过程，其实是紧密相连的。该发现可以更容易为新的催化剂找到特定的应用。

“真正令人兴奋的是，我们已经能够在表面上链接原子级别的相互作用和氧化物，用来在宏观上测量表面是否是疏水性或亲水性，并直接与其催化特性相连接。”麻省理工学院的能源教授Yang Shao-Horn说道，他是发表《Journal of Physical Chemistry C》杂志上的描述这个发现的文章的主要作者。他的研究主要集中在一类叫做钙钛矿的氧化物上，并对很多应用有用，如气体探测，水净化，电池和燃料电池。

由于确定一个表面的润湿性是“很轻松的”，麻省理工学院机械工程副教授Kripa Varanasi说，现在确定润湿性可以用来预测一个材料是否适合作为催化剂。由于研究者专注于润湿性或催化性能，这为研究人员在这两个领域的合作和共同推进了解、搭建了框架，Varanasi说，他的研究主要集中在润湿性。相比之下，Shao-Horn是催化反应的专家。

“我们演示了润湿和催化为何是相关的，这两者都是表面现象。”Varanasi说，“以及电子结构如何在两者之间形成联系”。

虽然两种现象都对各种工业过程有重要影响，并已经成为许多实证的研究主题，“在分子水平上，我们依然对界面上发生的事情了解得很少，”Shao-Horn说。 “这是向前迈进的一步，提供了分子水平的认识。”

“这首先是一个实验的技术”，使得新的认识变为可能，麻省理工学院的研究生，同时也是该论文的第一作者——Kelsey Stoerzinger说道。虽然大多数研究表面科学的尝试都需要真空腔这种仪器，该团队使用了一种系统，可以在室温下潮湿的空气中研究反应，并与不同程度的水蒸汽而变化。实验使用的这个系统，被称为环境压力X射线光电子能谱实验，揭示了与水反应是整个过程的关键，她说。

水分子分裂以形成羟基，即一个氧原子结合到一个氢原子上，羟基会结合到材料表面。这些反应性的化合物，反过来分别负责提高表面的湿润性，同时抑制其催化化学反应的能力。因此，对于需要高的催化活性的应用，一个关键的要求是表面是疏水性的，或无法润湿。

“理想情况下，这种认识有助于我们设计新的催化剂。”Stoerzinger说，如果一个既定材料“对水有较低的亲和力，那么它就具有更高的催化活性”。

Shao-Horn指出这是首次发现，而且“扩展这些趋势可以拓宽材料的种类，以及还需要进一步调查的羟基亲和力的范围。”该研究小组已经开始进一步探索这些领域。她说，这项研究为催化和润湿“开辟了我们可能考虑的材料和表面”。

新材料在线编译整理——翻译：Gary      校正：摩天轮