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同步辐射XAS如何表征催化?

说明:本文华算科技介绍了同步辐射X射线吸收光谱在催化领域的核心原理与信息获取方式,读者可系统学习到其在价态解析、配位结构

说明:本文华算科技介绍了同步辐射X借助同步辐射光源所提供的高亮度、高单色性与广泛能区覆盖,XAS在催化剂活性中心的局域结构构型、电子态结构、反应过程演化等方面提供丰富信息,成为揭示催化机理的关键工具。

的两个核心区域包括XANES(Extended X-ray Absorption Fine Structure),分别用于分析电子结构与几何构型。

通过这两个区域的信息提取,并结合先进的数据分析与理论模拟方法,XAS可实现从静态结构到动态行为、从几何构型到能带结构的全息表征。

1XASXAS吸收边位置:白线强度:d图:谱图揭示Pt位点电子态变化。:10.1021/acscatal.4c01821

02、局部配位结构与键长分析

区包含中心原子与其邻近配体的干涉振荡结构,可通过傅里叶变换提取径向结构函数。

2–非金属、金属–金属等键型;适用于非晶态或低有序体系;能识别第一与第二配位壳层结构差异。

3EXAFSDOIXANES中预边结构与主边白线结构敏感于配体场对称性与杂化模式。其通过跃迁选择定则反映p → d跃迁的允许程度,从而推断配体场强度、配体种类及其对中心轨道的调控能力。

可识别八面体、四面体、线性等局部构型;对于s/p杂化中心尤为敏感;可与DFT模拟协同揭示轨道混成模式。

4DOI10.1038/s41524-021-00664-9

04、催化过程中的原位结构演化追踪

具有卓越的时间与空间分辨能力,适用于原位/操作位条件下的谱测。在温度、电场、气氛等动态条件中,XAS可实时捕捉催化剂结构演变,如活性位点的重构、中间体吸附/解吸、反应诱导的氧化还原过程等。

原位单元可实现反应气体控制;快速扫描图:Operando XAS追踪催化剂结构演化。:XAS等手段、可对不同构型、不同价态的贡献进行分离识别,构建异质催化剂中真实的多组分活性中心图谱。支持多物种并存体系分析;可用于判定配位数分布广度。

6b、使用:ED-XAFS记录的NiFe LDH材料镍K边XANES光谱。c、提取的XANES差异光谱。d、从ED-XAFS光谱中提取的主成分分析(PCA)结果。e、通过线性组合分析(LCA)获得的相对浓度演变过程。10.1038/s41467-025-56070-y

三、结语

XAS配合同步辐射平台所支持的原位/操作位测量能力与理论模拟体系,XAS正在从定性工具转变为量化建模与机制构建的关键基石。