说明：在材料与催化研究中，判断活性中心的价态与对称性是揭示反应机理和设计新型催化剂的核心。
E空间中的XANES能以独特的灵敏度捕捉价态演变和几何畸变，提供其他方法难以获得的关键信息，因此掌握它的解析方法是科研工作者不可或缺的能力。
X-ray Absorption Near Edge Structure（XANES）反映了光子激发核心电子跃迁至未占据态的过程，主要集中在吸收边缘前后几十eV范围。
相比EXAFS，XANES在能量空间（E空间）对化学价态与局域对称性尤为敏感。
通过分析吸收边位移、白线强度、前峰（pre-edge）特征和多重散射结构，研究者可以同时把握金属价态变化与配位环境畸变。这对于解析催化反应中活性中心的电子机理提供了直接、有力的手段。
XANES吸收边（edge）的位置随金属氧化态升高而向高能侧移动，这是因为价态提升增加了有效核电荷，使得电子跃迁所需能量增大。
例如在过渡金属氧化物中，从M2+ → M3+ → M4+的吸收边常见明显蓝移。这种系统性规律可用来定量区分元素的化学价态。
图1：Mn K-edge XANES边位移示例
在L-edge XANES中（如L3-edge），白线对应2p → nd（如5d或3d）跃迁，其强度与d轨道未占据状态数量成正比。
价态提升意味着更多空态，白线显著增强。因此，通过归一化后白线面积可以定量估计空穴数，进而推断价态演变。
图2：Cu K-edge XANES不同配位结构的pre-edge对称性和强度差异。DOI：10.1038/s41524-021-00664-9
Pre-edge由1s → 3d或1s → 4p–3d混合跃迁引起，在高对称性（如完美八面体）中强度极弱，而对称性破坏（如四面体或偏离）则增强Pre-edge。这是由于p-d杂化带来偶极允许性增强，是判断局域几何结构变化的敏感信号。
图3：Co K-edge XANES中Pre-edge在八面体VS四面体环境中强度差异。DOI：10.1088/0953-8984/21/10/104207
在XANES边后几十eV区域，光电子多重散射形成的结构对配位几何高度敏感。例如吸收中心与多个配体形成特定角度时，散射峰的形状和位置可反映键角及配体类型。
图4：XAS图示
原位XANES在施加外部驱动（如电位、电场、气氛变化）时，可以实时捕获价态与结构对称的动态变化。
例如，在电催化过程中，从低价态逐步氧化产生高价态，中间体价态变化将在XANES边位移、白线增强等方面直观体现，为理解反应机制提供核心依据。
图5：原位XAS实时记录Co催化剂在电位下价态变化。DOI：10.1038/s41467-024-47736-0
XANES在E空间中可通过以下方式揭示价态与对称性：吸收边位移定性和定量价态；白线强度反映d轨道空穴；Pre-edge强度指示配位对称性；多重散射结构揭示局域几何畸变；原位动态观测展示反应过程中的价态演化。
结合理论模拟（如 FEFF多重散射计算）与定量拟合，XANES成为材料分析与催化机制研究中不可或缺的工具。
