本发明公开了一种火焰中增加氧离子浓度的微尺度强化燃烧方法。该微尺度强化燃烧方法，在微尺度燃烧器的燃烧区域设置固体金属氧化物材料层，所述的金属氧化物选自Zr2O、Al2O3、BaO、MgO、Y2O3、Dy2O3、CeO2、Sm2O3、TiO2、CuO、V2O5、MnO和La2O3中的一种或几种。本发明提出的火焰中增加氧离子浓度的微尺度强化燃烧方法，通过在燃烧器壁面设置固体金属氧化物材料增加微尺度火焰中的氧离子浓度，从而增加微尺度火焰的稳燃极限和燃烧强度。