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中國科大實現毫秒同步輻射X射線全譜“單次采集”
2025年01月30日 10:53:57
來源：化工儀器網 點擊量：4886
這一成果不僅展示了ED-XAFS技術在捕捉非平衡態結構研究中的巨大潛力，也凸顯了數據驅動方法在復雜體系解析中的重要作用。
近日，中國科學技術大學姚濤教授團隊在捕捉電催化劑非平衡態結構的時間分辨同步輻射X射線譜學研究中取得了重要進展。團隊采用能量色散X射線吸收譜(ED-XAFS)技術，實現了毫秒級(60 ms)時間分辨全譜的“單次采集”。這一技術突破極大地提升了數據采集的效率與精度，為深入解析催化劑的非平衡態結構提供了強有力的工具。
團隊與上海光源動力學線站(BL 05U)緊密合作，利用色散彎晶與位敏探測器，成功實現了無機械運動干擾的高精度、高穩定性毫秒級時間分辨全譜采集。針對該技術特點，研究團隊還自主研制了適用于電催化體系的原位裝置，為深入研究鎳鐵氫氧化物(NiFe LDH)在電催化析氧反應(OER)中的復雜動力學過程提供了可能。結合無監督機器學習算法，研究團隊從數萬張譜圖中快速識別并篩選出催化劑重構過程中涉及的關鍵主成分相。通過對這些主成分隨時間的動態變化進行定量解析，精確捕捉到了非平衡態中間體的特征結構信息及其動態形成規律。這一成果不僅展示了ED-XAFS技術在捕捉非平衡態結構研究中的巨大潛力，也凸顯了數據驅動方法在復雜體系解析中的重要作用。
研究結果表明，Fe的引入顯著加速了NiFe LDH的脫質子過程，尤其是優先移除共邊[NiO6]和[FeO6]八面體之間橋接羥基(Ni2+-OH-Fe3+)上的質子。這一行為觸發了高價Ni3+δ活性物種的生成，從而顯著提升了OER活性。這一發現對于理解催化劑的活性增強機制以及開發更高效的電催化劑具有重要意義。
相關研究成果Time-resolved spectroscopy uncovers deprotonation-induced reconstruction in oxygen-evolution NiFe-based (oxy)hydroxides于近日發表在國際期刊《自然•通訊》(nature communications)。
參考資料來源：中國科學報
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