原位同步辐射红外关联谱学技术研究界面电化学反应过程

电化学界面动力学决定了所有电化学反应性质.从原子和分子水平上多维度原位观察电极的表界面电化学反应动态过程对于典型的电化学储能技术(电解槽、燃料电池)中催化剂的结构设计、合成和筛选具有重要意义,但是复杂的电化学界面以及微量、快速的反应中间态信号给界面电化学反应动态过程研究带来了极大的挑战.同步辐射傅里叶变换红外光谱(SR-FTIR)具有独特的分子指纹识别功能,可以用来确定电化学界面的活性物质,结合对纳米材料的局部原子结构高度敏感的同步辐射X射线吸收精细结构(SR-XAFS)光谱可以开展界面电化学反应过程的实时动态研究,有助于指导设计用于高效高能量密度能源系统的先进电催化剂.本文基于近年来本课题组的研究工作,系统地介绍了获得高质量的电化学反应过程中同步辐射红外关联谱学实验结果的策略,及其应用于电催化反应动态过程研究成果,其中主要选用当前热门的金属有机框架(MOF)纳米材料以及金属单原子催化剂(SACs)作为研究对象.最后,对原位同步辐射实验方法发展及其针对电化学反应动态过程的研究进行了展望,旨在通过揭示电化学反应的动态机理来指导和合成高效稳定的催化材料.     

机械合金化Fe100-xCux体系的X射线吸收精细结构研究

利用X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究机械合金化制备的Fe_100-xCu_x(x=0,10,20,40,60,70,80,100,x为原子百分比)合金中Fe和Cu原子的局域环境结构.对于Fe_100-xCu_x(x≥40)二元混合物,球磨160h后,Fe原子的近邻配位结构从bcc转变为fcc,但Cu原子的近邻结构保持其fcc不变.与之相反,在Fe₈₀Cu₂₀和Fe₉₀Cu₁₀(x≤20)合金中,Fe原子的近邻配位保持其bcc结构而Cu原子的近邻配位结构从fcc转变为bcc结构.XAFS结果还表明,fcc结构的Fe_100-xCu_x样品中Fe的无序因子σ(0.0099nm)比bcc结构的Fe_100-xCu_x中的σ(0.0081nm)大得多;并且在机械合金化Fe_100-xCu_x(x≥40)样品中Fe原子的σ(0.0099nm)比其Cu原子的σ(0.0089nm)大.这表明机械合金化Fe_100-xCu_x样品中Fe和Cu原子可以有相同的局域结构环境但不是均匀的过饱和固溶体,而是由Fe富集区和Cu富集区组成的合金.我们提出互扩散和诱导相变机理来解释在球磨过程中Fe_100-xCu_x合金产生从bcc到fcc和从fcc到bcc变化的结构相变 关键词： XAFS 100-xCu_x合金')" href="#">Fe_100-xCu_x合金 机械合金化     

Graphene films grown on sapphire substrates via solid source molecular beam epitaxy

A method for growing graphene on a sapphire substrate by depositing an SiC buffer layer and then annealing at high temperature in solid source molecular beam epitaxy (SSMBE) equipment was presented. The structural and electronic properties of the samples were characterized by reflection high energy diffraction (RHEED), X-ray diffraction Φ scans, Raman spectroscopy, and near edge X-ray absorption fine structure (NEXAFS) spectroscopy. The results of the RHEED and Φ scan, as well as the Raman spectra, showed that an epitaxial hexagonal α-SiC layer was grown on the sapphire substrate. The results of the Raman and NEXAFS spectra revealed that the graphene films with the AB Bernal stacking structure were formed on the sapphire substrate after annealing. The layer number of the graphene was between four and five, and the thickness of the unreacted SiC layer was about 1--1.5 nm.     

MnxGe1－x稀磁半导体薄膜的结构研究

利用X 射线衍射(XRD)和X射线吸收精细结构(XAFS)方法研究了磁控共溅射方法制备的Mn_xGe_1-x薄膜样品的结构随掺杂磁性原子Mn含量的变化规律.XRD结果表明，在Mn的含量较低(7.0%)的Mn_0.07Ge_0.93样品中，只能观察到对应于多晶Ge的XRD衍射峰，而对Mn含量较高(25.0%, 36.0%)的Mn_0.25Ge_0.75和Mn关键词： 磁控溅射 XRD XAFS xGe_1-x稀磁半导体薄膜')" href="#">Mn_xGe_1-x稀磁半导体薄膜     

孤立分散在SiO2基质中的半导体InSb纳米颗粒界面效应的MS-XANES研究

利用MS-XANES计算研究了嵌入在SiO₂介质中的InSb纳米颗粒的界面效应, 结果显示Sb K-XANES实验谱在白线峰强度增大和白线峰向高能一侧展宽这两个特点的起因是: 1. SiO₂介质透过界面处强的Sb-O共价键间接地影响和改变了InSb团簇中Sb原子内部的势分布; 2. 通过InSb纳米颗粒界面处存在着强的Sb-O共价键使得Sb原子的5p电子被耗尽来提高InSb纳米颗粒Sb原子的5p的空穴数. 这两方面共同决定了InSb纳米颗粒的Sb K-XANES实验谱在白线峰 强度的增大. 此外, 由于纳米颗粒的界面效应, 仅仅把白线峰的强度增大归因于吸收原子电荷转移带来的空穴数增加, 并依此通过白线峰的强度计算吸收原子的空穴数是不合理的.     

Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金的退火晶化及其催化性能

 采用XAFS,XRD和DTA方法研究了Ni－B和Ni－Ce－B超细非晶态合金在退火过程中的结构变化及其结构与催化性能的关系．活性结果表明,在退火温度为623K时,Ni－B和Ni－Ce－B样品的苯加氢催化反应转化率最高,分别为63％和81％,0．3％Ce的掺入提高了Ni－Ce－B的催化活性．DTA结果表明,Ni－B超细非晶态合金在598和653K有两个晶化峰,而Ni－Ce－B样品有548,603,696和801K四个晶化峰．XAFS和XRD结果进一步说明,在573K退火时,Ni－B样品晶化生成晶态Ni3B和纳米晶Ni,此时Ni－Ce－B仅有少量晶态Ni3B生成．在673K退火时,Ni－B样品中的Ni3B开始分解生成晶态Ni,同时纳米晶Ni聚集并形成大颗粒晶态Ni,而Ni－Ce－B样品晶化生成晶态Ni3B和纳米晶Ni．在773K和更高的温度退火处理后,Ni－B样品中Ni的局域环境结构与金属Ni箔基本一致,但Ni－Ce－B样品晶化生成的Ni晶格有较大畸变,同时Ni3B并未分解．说明0．3％的Ce对提高Ni－Ce－B样品的稳定性有显著作用．本文首次报道了Ni－B和Ni－Ce－B超细非晶态合金中苯加氢催化活性中心为纳米晶Ni和类似于金属Ni的Ni－B非晶态合金．     

同步辐射讲座第一讲 同步辐射XAFS实验站及其应用

介绍了北京和合肥同步辐射XAFS实验站的性能参数和结构, 及在物理，化学，材料和生命科学等研究领域的应用，便于国内广大用户更好地利用其开展高质量的研究工作。     

同步辐射EXAFS研究FeCl3溶液中Fe离子的区域结构

ＥＸＡＦＳ研究ＦｅＣｌ３溶液中Ｆｅ＾３＋的区域环境结构随溶液浓度的变化，Ｆｅ＾３＋的径向结构函数表明，随着ＦｅＣｌ３溶液的浓度降低，第一配位峰的距离逐渐缩短，当溶液浓度从３．０ｍｏｌ／Ｌ降到０．２ｍｏｌ／Ｌ时，配位距离减小到０．０１４ｎｍ，但振幅峰强度以０．８ｍｏｌ／Ｌ浓度为最小，其强度比浓的或稀的ＦｅＣｌ３溶液的低约３０％，结构参数拟合结果表明，０．２ｍｌ／Ｌ，ＦｅＣｌ３稀溶液中Ｆｅ＾３＋的近邻