X射线吸收光谱（X-Ray Absorption Spectroscopy, XAS 同步辐射 材料的元素组成、电子态及微观结构 等信息的一种光谱技术。XAFS对待测元素的局域结构敏感，不依赖于长程有序结构，且不受其它元素干扰。通过合理分析XAFS谱图，能够获得相应材料的局域几何结构 （如原子种类、数目和所处位置等） 以及电子结构信息。XAFS方法对样品的形态要求不高，可测粉末、薄膜以及液体等样品，同时又不破坏样品，可以进行原位和高低温测试，具有其它分析技术无法替代的优势，在 化学、材料、能源、物理、信息、生物、环境 等众多科学领域的研究中发挥着重要作用。 1. 粉末样品均质无明显大颗粒，如有颗粒或结块，建议研磨均匀，以免影响测试效果，粒径300目左右即可，需要50 mg左右，待测元素含量高于10 wt% 可以30 mg左右。 6. 可以免费提供大部分元素foil标样（与样品同批次测试）及部分元素其他价态标样（与样品非同批次测试，校正后可使用）。
1. 混合氧化物涂层产生稳定的用于CO2电还原的铜催化剂
本文件讨论了在二氧化碳电还原过程中合成稳定铜催化剂的新型混合材料，旨在应对开发活性和稳定催化剂的挑战，以实现更可持续的社会发展。混合材料由封装在有机/无机混合氧化铝壳中的纳米铜晶体组成，可在电还原过程中稳定催化剂，防止结构重构。主要发现包括外壳的路易斯酸性对保持催化剂结构的重要性，以及设计稳定电催化剂的化学可调性。该研究突出了有机/无机混合材料在解决科学难题方面的重要意义，并强调了二氧化碳利用对稳定电催化剂的需求。该研究介绍了一种使用胶体原子层沉积的两步封装工艺，以创建具有可调外壳厚度的 Cu@AlOx NCs，展示了其结构稳定性和催化活性。
图1 EXAFS数据在OCP(深颜色)和-1.1V与RHE(亮颜色)的Cu NCs(a，黑色)，Cu@AIOxn=17(b，蓝色)和铜/AIOx(c，绿色)。 X 射线吸收精细结构 (EXAFS) 证实了在 XANES 中观察到的趋势。在 OCP 下，所有样品都表现出明显的 Cu-O 散射峰，这些散射峰大部分可归因于 Cu2O、以及金属面心立方（FCC）铜的 Cu-Cu 散射峰。立方（FCC）铜的散射峰。在含有氧化铝的两个样品中，Cu-O 散射峰更为强烈。这与 XANES 中较高比例的 Cu+在 XANES 中的比例较高。在 CO2RR 期间，只有 Cu@AlOxn=17 NCs 显示出与 Cu-O 相对应的散射峰。1.9 Å处的峰与 CuO 与 XANES 一致。相反，3.1 Å 处的峰是一个独特的非 FCC 特征，不能完全归因于任何块体 标准。该特征位于 CuO 和 CuAl2O 之间。
和 CuAl2O4 之间；因此，它可能反映了氧化铜与氧化铝网络之间的相互作用。这些峰和 Cu/AlOx 在 OCP 中都存在，但在占主导地位的 Cu 散射下却变得模糊不清。在 CO2RR 条件下，这两种样品的散射都消失了。总之，Cu2+ 在阴极电位下的稳定与形态之间存在明显的相关性。
原文链接： https://doi.org/10.1038/s41563-024-01819-x
研究报告介绍了一种高活性铜锡合金催化剂，该催化剂可从一氧化氮中高效生产氨，具有较高的法拉第效率和稳定的生产率。
图2 Cu6Sn5 催化剂在eNORR条件下的电化学光谱表征。a：Cu6Sn5 催化剂在不同电压下的原位Sn K边EXAFS 光谱。b, c: k2加权EXAFS 光谱的小波变换 d: Cu6Sn5 催化剂在不同电压下的原位Cu K边EXAFS 光谱。e,f: 在-0.2 V vs RHE下的Cu 箔和 CuO 的 k2加权EXAFS光谱的小波变换。R 代表与中心原子的距离，K 代表波长。K 是振荡波长。
就 Cu6Sn5 催化剂而言，原位 EXAFS 光谱揭示了催化剂中的锡在不同电化学条件下的氧化态的重要信息。 原文链接： https://doi.org/10.1038/s41560-023-01386-6
文件的要点和论述如下：（1）铜催化的电化学二氧化碳还原是生产 C2+ 产品的关键，但热力学上有利的 Cu(111) 表面导致 C2+ 产品的能效和生产率较低。（2）该研究引入了一种原位铜刻面策略，以优先暴露 Cu(100) 刻面，从而实现高电流密度和 C2+ 产物的法拉第效率。（3）该研究旨在解决电解过程中催化剂重构的难题，在整个过程中使用相同的中间物种，提高合成与催化之间的兼容性。（4）本文介绍了密度泛函理论（DFT）计算的结果，显示了 CO* 和 OHˉ 表面覆盖对 Cu(111) 和 Cu(100) 面稳定性的影响。（5）该研究合成了一种掺磷酸盐的氧氯化铜前催化剂，以减缓铜的电化学还原，促进富含 Cu(100) 的催化剂的生长，从而实现高效的二氧化碳电解。 总之，该研究强调了催化剂设计和合成在提高二氧化碳电化学还原过程效率方面的重要性，并深入探讨了表面刻面和中间物种在提高二氧化碳电化学还原效率方面的作用。
图3 铜催化剂和标准物质（铜箔、Cu2O、CuO 和 Cu(OH)2) 的Cu K 边 XANES（a）傅立叶变换 EXAFS光谱（b）
图4 原位光谱检测。a: 前催化剂在-1.1 V vs RHE 的条件下，在通入 CO2 的 0.1 M KHCO3 电解液中收集到的有磷酸盐（实心）和无磷酸盐（点状）前催化剂进化的原位拉曼光谱；阴影区域代表 PO43- 基团的振动。b-d中对应的 XANES 拟合光谱，实线代表实验数据，圆圈代表线性组合拟合光谱。e 不同还原时间下金属铜的百分比。数值是以 ocp 时 Cu 前催化剂和金属铜的 XANES 图谱为标准，以加权系数为拟合参数，通过线性组合拟合得出的。不同还原时间下 Cu-Cu（f）和 Cu-O（g）的配位数（CN）提取自 Cu K-edge EXAFS 图谱。
XANES用来分析催化剂材料演变和还原过程中的铜(Cu)预催化剂的光谱。XANES光谱揭示了Cu的还原和金属Cu-Cu键的形成。同时也表明Cu-O共价键的强度逐渐减弱，表明从该过程中O的不断浸出。
原文链接： https://doi.org/10.1038/s41467-024-45538-y
本文源自微信公众号：学研云课堂
原文标题：《三篇顶刊. 读懂同步辐射！》
原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/V2Zz1KZlxgRWQC7T0QJeWg
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