近年來，表面缺陷調(diào)控工程被認(rèn)為是提高催化劑催化活性的種高效方法。因?yàn)楸砻嫒毕莨こ炭梢杂行д{(diào)控活性位點(diǎn)的配位環(huán)境，從而化催化劑的電子結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)電子轉(zhuǎn)移和中間產(chǎn)物（*OH、*O和*OOH）吸附自由能的化，大大提升催化反應(yīng)效率。層狀雙金屬氫氧化物（LDH）因其在水氧化（OER）反應(yīng)中的異性能而被廣泛研究。而表面缺陷的引入將進(jìn)步提升其在OER中的催化效率。近期，鄭州大學(xué)馬煒/周震教授及其他合作者成功揭示了NiFe雙金屬氫氧化物納米片中表面缺陷對于OER反應(yīng)的巨大提升作用，同時(shí)通過結(jié)合X射線吸收譜（臺式easyXAFS300+，美國easyXAFS公司），成功揭示了表面缺陷在催化反應(yīng)中的作用機(jī)制，相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9(25): 14432-14443.

該課題組通過用H₂O₂和H₂O（v/v=1:1）的混合溶液將水熱條件下制備的Ni_xFe_1-x(OH)₂/CNT復(fù)合物進(jìn)行氧化，得到了富含缺陷的Ni_xFe_1-x(OH)₂/CNT-t（為雙氧水處理氧化時(shí)間）催化劑。經(jīng)過24h的氧化處理， Ni_1/2Fe_1/2(OH)₂/CNT-24表面形成了豐富的缺陷結(jié)構(gòu)。相較與沒有氧化處理的催化劑， Ni_xFe_1-x(OH)₂/CNT-24催化劑表面展現(xiàn)出明顯的孔洞，這是由于氧化過程中，F(xiàn)e(OH)₂向α-FeOOH轉(zhuǎn)變而從層間脫離，形成的孔洞和缺陷結(jié)構(gòu)。

為了進(jìn)步驗(yàn)證氧化處理后催化劑的缺陷結(jié)構(gòu)，研究人員用實(shí)驗(yàn)室臺式X射線吸收譜（easyXAFS300+）進(jìn)行催化劑表征。相關(guān)測試結(jié)果如圖1所示，為實(shí)驗(yàn)樣品中Ni的k edge X射線吸收譜圖（XAFS），可以看出，實(shí)驗(yàn)樣品與Ni foil有著明顯的吸收邊和近邊結(jié)構(gòu)的區(qū)別，說明主要的實(shí)驗(yàn)樣品皆為+2價(jià)Ni元素。圖1b為Ni k edge傅里葉變換R空間數(shù)據(jù)，可以得知經(jīng)過24h氧化的樣品的Ni-O的散射路徑長度為1.80 ?，明顯小于原始樣品（NiFe-LDH）的1.89 ?。且氧化后樣品的Ni-O配位數(shù)為4.5，明顯低于原始樣品（NiFe-LDH）的配位數(shù)6。以上數(shù)據(jù)表明經(jīng)過雙氧水的氧化后，部分Ni-O鍵斷裂，Ni展現(xiàn)出不飽和配位，催化劑中存在氧空位。同時(shí)，通過第二殼層的分析發(fā)現(xiàn)，氧化樣品中Ni-Fe/Ni-Ni的散射路徑長度為2.96 ?，配位數(shù)為4，而原始樣品中Ni-Fe/Ni-Ni的散射路徑長度 2.95 ?，配位數(shù)為4。由此可見，經(jīng)過雙氧水的氧化腐蝕作用，NiFe-LDH樣品中存在明顯的金屬缺陷和氧空位（鎳缺陷或鐵缺陷）。

圖2. easyXAFS公司的臺式XAFS/XES譜儀

實(shí)驗(yàn)室臺式XAFS譜儀勢：

1. 臺式設(shè)計(jì)，可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)隨時(shí)滿足日常樣品分析；

2. LabVIEW軟件腳本控制，附帶7位自動樣品輪, 可以同時(shí)進(jìn)行多個樣品或樣品參數(shù)條件下的測試；

3. 可集成輔助設(shè)備，搭配原位池，可實(shí)現(xiàn)高壓、氣體氛圍、電化學(xué)等條件下的測試（已輔助客戶成功驗(yàn)證），實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)原位表征測試。

4. 臺式XAFS/XES譜儀具有XAFS和XES兩種工作模式，可快速切換，滿足不同科研試驗(yàn)需求;

5. 臺式XAFS/XES譜儀測得的譜圖效果可以媲美同步輻射數(shù)據(jù)，如圖3所示，其測得的Ni元素的EXAFS，Ce和U元素的L₃-edge的XANES譜圖數(shù)據(jù)與同步輻射光源譜圖效果*致；

圖3. （a, b）臺式XAFS/XES譜儀與同步輻射光源測得的Ni EXAFS及傅里葉變換后R空間對比譜圖, （c、d）Ce和U L₃-edge XANES譜圖數(shù)據(jù)對比圖

6. 多種型號和配置可選，滿足不同科研要求；

7. 操作便捷，維護(hù)成本低，安全可靠.

參考文獻(xiàn)：

[1] Ge J, Zheng J Y, Zhang J, et al. Controllable atomic defect engineering in layered Ni_xFe_1-x (OH)₂ nanosheets for electrochemical overall water splitting[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9(25): 14432-14443.

相關(guān)產(chǎn)品：

XAFS/XES 臺式X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜儀

https://www.chem17.com/product/detail/32078159.html