刚做电催化，先别急着把仪器测一遍。先问：材料是什么、表面有什么、工作时发生什么变化？两篇覆盖常用表征与主要进阶方法，贯穿析氢、析氧、氧还原、CO₂还原等反应；不同体系仍需补充专项测试，不存在适用所有反应的固定全集。

读图提示：先看正文标出的分图字母，再对照坐标、图例和测试条件。文献图可放大查看，图中其余部分保留原貌。

01｜形貌与分布：材料长什么样？

SEM｜扫描电子显微镜看颗粒形状、尺寸和团聚。多拍不同区域再统计，一张清晰照片不能代表整批样品。（图1b）

TEM / STEM｜透射与扫描透射电镜看内部结构、颗粒和界面；高分辨模式还能看原子排列。HAADF亮点不能脱离厚度与谱学证据就认作单原子。（图1c、d）

SAED｜选区电子衍射看局部晶体的衍射斑点或环，辅助判断晶相与取向。它只代表选区，不能替代整批样品的XRD。（图1d插图）

AFM｜原子力显微镜用高度图与剖线测片层厚度、表面起伏。基底、吸附物与探针会影响表观高度。（图1e、f）

EDS / EDX｜能量色散X射线谱看元素种类与空间分布。元素图重叠说明局部共存，不能单独证明成键或原子级掺杂。（图1g）

图1｜b SEM，c TEM，d HAADF-STEM及衍射插图，e/f AFM，g元素分布；a为制备示意。

图源：Wang 等，［1］Fig. 1；CC BY 4.0。原图未改动，仅按版面缩放。

02｜物相与配位：原子处于什么环境？

XRD｜X射线衍射由峰位判断晶态物相，峰形辅助分析结晶特征。未见杂峰，不等于没有非晶组分或微量杂相。（图2a）

Raman｜拉曼光谱用振动峰识别结构、键合和相变线索。峰位也受应力、温度影响，要控制激光加热。（图2b）

XPS｜X射线光电子能谱看近表面元素与化学态。先检查能量校准和充电；O 1s分峰不能直接当氧空位计数器。（图2c）

H₂-TPR｜氢气程序升温还原看升温中材料被氢气还原的温区与耗氢变化，辅助认识可还原性。它不直接代表通电时的活性态。（图2d）

XANES｜X射线吸收近边结构结合标准样研究平均电子态与局部对称性。吸收边移动还受配位影响，不能机械换算成价态。（图2e）

EXAFS｜扩展X射线吸收精细结构通过拟合研究邻近原子、配位数和距离。未经相位校正的R空间峰位，不等于真实键长。（图2f）

图2｜a物相，b振动谱，c表面化学态，d还原特征，e/f局部电子与配位结构；这些证据相互补充。

图源：Wang 等，［1］Fig. 2；CC BY 4.0。原图未改动，仅按版面缩放。

03｜面积、润湿和流失：界面条件如何？

气体吸附 / BET｜比表面积由吸脱附等温线分析气体可接近的表面积；孔径另需合适模型。BET面积不等于电化学活性面积。（图3a、b）

图3｜a/b为氮气吸脱附等温线，纵轴量程不同；c按BET面积归一化析氧电流，并非孔径分布。

图源：Yang 等，［2］Supplementary Fig. 6；CC BY 4.0。从补充材料页面提取完整图区，未重绘数据。

接触角｜表面润湿性比较液滴在表面的铺展。要统一液体、粗糙度和制膜条件；静态水滴不能直接代表工作中的气泡脱附。（图4a、b）

图4｜两种锰磷酸盐样品的静态水接触角；此处未测工作电位下的润湿行为。

图源：Yang 等，［2］Supplementary Fig. 8；CC BY 4.0。从补充材料页面提取完整图区，未重绘数据。

ICP-MS｜元素含量与溶出消解后可测元素含量，在线联用可追踪催化剂流失。需做空白、校准，并考虑溶出物到检测器的传输延迟。（图5a、b）

图5｜顶排为电位程序，a蓝色为Mo、b黄色为S的溶出速率，纵轴为对数尺度。电流稳定时，材料也可能仍在流失。

图源：Escalera-López 等，［3］Fig. 3；CC BY 4.0。原图未改动，仅按版面缩放。

04｜振动与自旋：哪些物种出现了？

EPR / ESR｜电子顺磁共振检测顺磁中心；配合自旋捕获剂还能研究自由基。本图是电位处理后取样淬冷的离位EPR，不是实时或自旋捕获谱。（图6a、b）

原位UV–vis｜紫外–可见吸收跟踪电位变化时的吸收响应，辅助识别电子态或物种转化。需扣除电解液背景，并结合标准谱归属。（图6c、d）

原位Raman｜工作过程中的振动谱随电位追踪表面物种与结构变化，判断是否重构。峰的出现提供线索，仍需对照和其他证据确认归属。（图6e、f）

图6｜a/b为离位EPR；c/d与e/f分别为原位UV–vis和Raman。离位指取出后测，原位指在设定环境中测。

图源：Yang 等，［2］Fig. 4；CC BY 4.0。原图未改动，仅按版面缩放。

ATR-SEIRAS / SERS｜表面增强红外与拉曼提高界面吸附物的振动信号，常用于追踪吸附CO等中间体。两种光谱选择规则不同，适合交叉验证。（图7a、c）

图7｜蓝色为SEIRAS、绿色为SERS；a用Au，c用两片新制氧化物衍生Cu膜。红外强度经放大，峰高不能直接互比。

图源：Chang 等，［4］Fig. 3；CC BY 4.0。原图未改动，仅按版面缩放。

05｜工作态结构：催化剂会边反应边变化

Operando XRD｜运行中衍射在记录反应表现的同时跟踪晶相变化，观察生成相与重构。对非晶、极少量或表层变化可能不敏感。（图8c、d）

Operando XAS｜运行中吸收谱同步追踪电子态和局部配位，与XRD互补。谱图常是多个位点的平均，不能直接把平均结构等同唯一活性位。（图8a、b、d）

图8｜脉冲CO₂还原中的XAS、XRD及电响应。c为减去初始谱后的差分XRD；负信号不代表“负含量”。

图源：Timoshenko 等，［5］Fig. 2；CC BY 4.0。原图未改动，仅按版面缩放。

新手选测顺序：先确认形貌、物相与成分，再围绕科学问题补面积、配位或原位测试。反应前后对比用于查变化；要追踪变化何时发生，需在反应过程中测。下一篇继续读活性、稳定性和产物。