总结：本文系统介绍了不对称氧空位的定义、优势及其在催化和能量转化领域的前沿应用，强调不对称氧空位通过独特的电子结构和多金属协同效应，显著提升了材料的活性中心多样性、反应选择性和电子/离子传导性，并赋予材料新颖的物理化学性能。
文中结合四个最新研究案例，展示了不对称氧空位在环境污染物精准处理、CO₂高效转化、尿素电合成和电化学水处理等方面的关键作用，最终指出该缺陷工程为未来材料设计和催化性能提升提供了新的理论依据与实践路径。
在材料科学中，“氧空位”是指晶体结构中本应被氧原子占据的位置因缺失而形成的空缺，这是无机材料中最常见的点缺陷之一。
不对称氧空位（asymmetric oxygen vacancy, As-OV）是指该空位处于非对称环境中，即被不同类型的金属原子或不同电子结构的环境所包围。
与对称氧空位相比，不对称氧空位会导致周围原子产生更显著且非均一的位移、重新排列和电荷重分布，进而对材料的物理、化学性质产生更复杂和独特的调控作用。
不对称氧空位能够提供独特的电子结构和空间环境，极大促进反应物的吸附与活化。例如，其能形成不同金属-氧空位-金属（M1-OV-M2）结构，导致周围金属原子的电子结构和反应性出现分化，从而显著提高催化活性和反应选择性。
在多电子转移或多组分反应（如C-C、C-N偶联）中，不对称氧空位因其独特的电荷极化和多金属协同作用，可以有效稳定关键反应中间体，降低能垒，提升目标产物的产率。
不对称氧空位可作为电子/离子的传递通道，调节界面电荷分布和电场，从而有助于提升材料的导电性及电化学性能。
由于其对局域电子结构的强烈影响，不对称氧空位可引入磁性、铁电性等新奇物理现象，为多功能材料设计提供新的途径。
Co掺杂In₂O₃中的不对称氧空位提升抗生素精准脱毒效率
本研究通过在In₂O₃中引入Co掺杂，构建了高密度不对称氧空位（As-OVs），作为Fenton类反应催化剂，实现了对水体中氟喹诺酮类抗生素的“精准靶向脱毒”。
结果显示，与对称氧空位（S-OVs）相比，As-OVs在过一硫酸盐（PMS）激活过程中能大幅提升1O₂活性氧的产生，降解速率提高约200倍。更重要的是，As-OVs能选择性攻击抗生素分子上的哌嗪环，从而大幅度降低其毒性及抗性基因扩散风险。
实验结合DFT模拟证实，As-OVs通过调控PMS的吸附和活化路径，促使O-H键断裂并生成1O₂。该成果为不对称氧空位在环境污染物精准处理领域提供了新思路，并展示了其在水处理实际工程中的优异稳定性和持久性。
CeO
₂–Cu₂O异质结中界面不对称氧空位促进CO₂选择性转化为C₂H₄
文中报道了一种新型CeO₂–Cu₂O异质结光催化剂，通过界面工程实现了Ce-Ov-Cu类型的不对称氧空位。实验证明，该不对称界面可有效调控C₁中间体的电荷分布，减弱中间体之间的偶极排斥，显著促进C–C偶联反应，使CO₂光还原优先生成C₂H₄。优化后的催化剂表现出93%的C₂H₄电子选择性和较高的产率。理论计算与原位表征进一步揭示了Ce-Ov-Cu界面不仅加快电子转移，也稳定了关键*COCO中间体，大幅提升了多碳产物的生成效率。该研究为异质结界面工程及不对称氧空位在太阳能CO₂还原中的应用提供了范例。Zn掺杂Fe
₂O₃中的不对称氧空位促进尿素电合成
该工作利用Zn掺杂在Fe₂O₃晶格中构建Zn–OV–Fe型不对称氧空位，作为电催化CO₂和NO₃⁻还原耦合合成尿素的高效活性中心。DFT理论筛选发现，Zn–Fe₂O₃/OV不仅有利于CO₂活化和CO中间体富集，还能促进CO与NO的耦合生成OCNO关键中间体，抑制副产物NH₃的形成。实验证明，该催化剂的尿素法拉第效率高达62.4%，产率和循环稳定性优异。该研究不仅说明了不对称氧空位对反应路径的精细调控作用，也为复杂多步反应体系中催化剂设计提供了理论与实验依据。Ce调控的Sb-SnO
₂中不对称氧空位提升电滤流氧化能力
此研究提出在三维多孔Sb-SnO₂阳极中，通过Ce掺杂调节局部电负性，实现Ce–Ov–Sn类型的不对称氧空位。该结构不仅大幅提升了对H₂O和O₂的吸附能力，更能显著加快•OH自由基的低电位原位生成，提升难降解有机污染物（如2,4-二氯酚）在高水通量电滤流体系下的去除效率。与传统对称氧空位相比，不对称结构通过不同金属间的电子极化效应，显著降低了反应能垒，实现了更高效、低能耗的水处理过程。该工作为电化学水处理领域催化材料的精准设计和性能提升提供了重要参考。
不对称氧空位作为材料缺陷工程的重要前沿，不仅在提升催化活性、反应选择性和能量转化效率等方面展现出巨大优势，还为环境治理、能源转化和高端功能材料开发提供了新的理论和方法基础。
未来，随着表征手段与理论模拟的进一步发展，不对称氧空位的调控与应用将持续引领材料科学创新。
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