活性位点动态变化：实时监测催化剂表面钒、钛活性中心在反应过程中的价态、配位环境及数量变化。
表面吸附物种鉴定：识别并分析反应过程中在催化剂表面吸附的中间体、反应物及产物分子种类。
晶相结构演变：考察催化剂在反应温度及气氛下，钛钒氧化物晶型、晶粒尺寸及结晶度的实时变化。
氧化还原特性：原位测定催化剂的氧化还原循环能力，评估钒物种的储氧与释氧行为。
酸性位点分布与强度：分析催化剂表面布朗斯特酸和路易斯酸位点在反应条件下的数量与强度动态。
元素化学态分析：对钛、钒以及可能存在的助剂元素进行原位化学态（如V4+/V5+， Ti3+/Ti4+）定量分析。
表面积与孔隙结构变化：在模拟反应条件下，监测催化剂比表面积、孔容及孔径分布的演变过程。
热稳定性与相变：研究催化剂在程序升温或恒温反应过程中的热量变化、相变温度及结构稳定性。
表面羟基浓度与类型：鉴定催化剂表面羟基的种类、密度及其在反应中的消耗与再生行为。
积碳行为与表征：实时观察和分析催化剂表面碳物种的生成、类型、分布及对活性位点的覆盖情况。
催化剂本体结构：涵盖从宏观颗粒到纳米尺度的体相晶体结构、缺陷及整体形貌。
表面与界面性质：聚焦于催化剂最外几纳米厚度的原子排列、组成及电子结构，特别是钛钒界面。
近表面区域：分析表面以下数微米范围内的元素分布、价态梯度及扩散现象。
活性组分分散度：评估钒氧化物在钛基载体上的分散状态、颗粒大小及分布均匀性。
反应气氛影响：涵盖在氧化性（如O2）、还原性（如NH3、CO）及反应混合气下的动态响应。
温度范围：从室温到高温（通常可达800°C以上）的宽温域内催化剂的动态行为。
压力范围：包括从高真空到数个大气压的不同压力条件下的原位观测。
时间尺度演变：从秒级、分钟级的快速初始变化到数小时甚至更长的失活过程监测。
空间分布成像：获取活性物种、积碳等成分在催化剂颗粒或整料上的二维或三维空间分布信息。
整体性能关联：将微观结构变化与宏观催化性能（如活性、选择性）进行实时关联分析。
原位X射线衍射：在反应条件下实时监测催化剂晶体结构的相变、晶格参数变化及晶粒生长。
原位X射线光电子能谱：用于表面元素化学态、组成及电子结构的实时分析，特别适用于钒价态分析。
原位拉曼光谱：对表面金属氧键（V=O， Ti-O-V）、氧化物物种及中间体进行高灵敏度的分子振动识别。
原位傅里叶变换红外光谱：通过探针分子或直接检测，研究表面酸性位、吸附物种及反应路径。
原位紫外-可见漫反射光谱：监测d-d跃迁和电荷转移跃迁，反映钒、钛离子的配位环境和价态变化。
原位电子顺磁共振：特异性检测和研究催化剂中顺磁性物种（如V4+）的浓度和配位环境演变。
原位透射电子显微镜：在原子/纳米尺度直接观察催化剂形貌、结构、成分在气相环境下的动态变化。
原位程序升温技术：如原位TPD/TPR/TPO，用于研究吸附-脱附、还原-氧化等动态过程。
原位同步辐射技术：利用高亮度X射线进行XAFS等分析，获取活性中心局域结构的精确信息。
在线质谱与气相色谱联用：实时检测反应尾气组成，将催化剂结构变化与产物生成速率直接关联。
高温高压原位反应池：为核心分析仪器（如XRD， Raman）配套，提供可控温度、压力和气氛的反应环境。
原位X射线衍射仪：配备高温反应腔和快速探测器的衍射系统，用于动态结构分析。
近常压X射线光电子能谱仪：突破高真空限制，可在毫巴级气压下对催化剂表面进行能谱分析。
共聚焦显微拉曼光谱仪：配备高温原位池，可实现微区、高空间分辨率的表面物种动态分析。
傅里叶变换红外光谱仪：配备漫反射或透射原位池，用于表面吸附和反应中间体的红外研究。
紫外-可见漫反射光谱仪：集成光纤探头和高温反射池，用于原位电子光谱测量。
环境透射电子显微镜：能够在气体环境中直接对催化剂进行原子级成像和光谱分析。
电子顺磁共振波谱仪：配备高温原位样品管，用于顺磁中心的定量与定性动态监测。
同步辐射光束线站：提供高强度、可调谐的X射线光源，用于进行XAFS， XRD等高阶原位实验。
多通道在线质谱仪：快速响应，与各种原位池联用，实时监测多路气体的浓度变化。
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