时间: 2024-07-31 15:08:42 | 作者: 竞技宝测速站网址
) 是一种零碳排放的技术路径。原子级分散的金属-氮-碳 (M-N-C) 催化剂具有高催化活性,并
) 是一种零碳排放的技术路径。原子级分散的金属-氮-碳 (M-N-C) 催化剂具有高催化活性,并且特别有利于单氮产物,然而,其反应机理仍然未被充分探索。针对于此,加州大学学者合成了13种原子级分散的M-N-C催化剂,包含3d-、4d-、5d- 和 f-block金属,测试了其电催化氮还原的性能及规律。作者在以及线站光源上测试了这一系列金属元素的X射线吸收精细结构谱(XAFS),并结合多种其他表征及DFT理论结算,揭示了反应活性、选择性,及催化剂结构的内在联系。该项工作为设计多金属协同的氮还原电催化剂提供了指导,以“Elucidating electrochemical nitrate and nitrite reduction over atomically-dispersed transition metal sites
本文所使用的美国easyXAFS公司研发的台式X射线吸收谱仪系统easyXAFS300如图1所示。该设备无需同步辐射光源,可以在常规实验室环境中实现X射线细结构谱XAFS和X射线发射谱XES的双通道测试,获得媲美同步辐射光源的优质谱图,用于分析材料的元素价态、化学键、配位结构等全方位信息,大范围的应用于电池能源、催化、地质、环境、陶瓷、电磁波材料、核化学等研究领域。该设备帮助国内外用户取得大量优秀的科研成果,发表于J. Am. Chem. Soc., Angew., Adv. Mater., Adv. Funct. Mater., Nat. Commun.等期刊。
作者利用X 射线吸收光谱 (XAS)包括X 射线吸收近边结构 (XANES) 和扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS)研究了催化剂的化学状态和配位环境。与相应的参考箔和氧化物相比,Fe K边 (7112 eV)、Rh K边 (23,219.9 eV) 和 La L3边 (5890.6 eV) 的 XANES 边缘位置和特征(白线强度)表明氧化态为Fe2+、Rh3+和 La3+。随后,作者通过EXAFS 分析了金属中心内配位层的结构信息,证明存在较短的键(M-C/M-N/M-O)而不是较长的金属 M-M 键。图 2a-c 分别显示了 Fe K边、Rh K边和 La L3边的傅里叶变换 (FT) EXAFS 光谱。在 Fe-N-C 和 Rh-N-C 光谱中,在约 1.5 Å(相位未校正)的键距处观察到单个尖峰,这是第一壳层中 Fe-N 和 Rh-N 配位的特征。而对于具有复杂配位环境的 f 金属 La-N-C(在活性位点建模期间显示为位于平面外),在 1 到 2.5 Å 之间的较大距离处观察到峰(相位未校正)。在非晶态 La2O3的 FT-EXAFS 中也可以观察到类似的峰。因此,我们假设在我们的 La-N-C 样品中,单个原子位点周围存在强烈无序的局部环境,包括可能形成小金属氧化物团簇。图 2d-f显示了 EXAFS 振荡的小波变换,该变换在 k 空间和 R 空间中均提供高分辨率信息。对于 Fe-N-C、Rh-N-C 和 La-N-C,除了高强度的 Fe-N、Rh-N 和 La-N 峰之外,还观察到约 3.5 Å、3.2 Å 和 3.7 Å(在低 k 空间值下)处的低强度峰,我们将其分别归因于第二配位壳层中的 Fe-C、Rh-C 和 La-C 相互作用。在波数 k 较高的小波变换 EXAFS 光谱中没有峰,表明 M-N-C 催化剂中不存在金属-金属键,因此不存在金属或大的氧化物团簇。
Applied Catalysis B: Environmental重要成果!1000 mA/cm2高活性OER,easyXAFS台式X射线吸收精细结构谱仪解析电催化剂
电化学分解水是一种将间歇性能源(如风能,太阳能)转化为氢能的有效途径,有利于推动碳中和。开发廉价高活性的氧析出(OER)电催化剂是该技术走向实际应用的关键之一。研究表明,过渡金属催化剂...
台式easyXAFS再登Applied Catalysis B,助力亚硝酸锌电池取得重要进展!
Zn-NO2-电池被认为是一项一石三鸟的技术路线,它可以在低碳排放的条件下同时实现NH3的制备与电能的供给。然而NO2-的电化学还原反应面临着NH3产率及法拉第效率低下的问题,限制着其实际应用。MXe...
国科大Adv. Mater.: 水系锌电重要成果,easyXAFS提供单原子配位环境关键证据!
水系可充电电池领域颇具潜力的Zn阳极材料在充电/放电过程中,Zn枝晶易导致库伦效率低、循环寿命短等问题。目前,制备具有高放电深度(DoD)且高度可逆的无枝晶Zn阳极仍面临巨大的挑战。为此,中...
台式X射线吸收谱仪再发一篇Nature子刊: 助力电磁波吸收材料取得重要进展
先进电子设备和无线通信技术的加快速度进行发展给人们的生活带来了极大的便利,但也产生了不可忽视的电磁辐射污染。这种污染会对周围电子元件的正常工作导致非常严重干扰,降低信息安全和通信质量,危害人体...
Energy Stor.Mater.海水电池取得重要进展!easyXAFS助力表征单原子催化剂
海水是地球上最为丰富的自然资源之一,利用海水作为电解液进行能源的储存和转化具有巨大前景。近年来,海水电解、海水电池等技术逐渐发展,成为新能源领域的研究热点。其中,海水氧还原反应(OR...
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