台式easyXAFS NC连载，多领域科研成果频出！
在当今的科学研究中，对材料微观结构的精准剖析已成为众多学科发展的关键驱动力。X 射线吸收精细结构谱（XAFS）技术作为材料表征的有力手段，能够深入揭示材料的元素价态、化学键、配位结构等关键信息。easyXAFS公司研发推出的台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES，无需同步辐射光源，可在常规实验室中实现X射线吸收精细结构测量。设备可实现25 keV的高能元素测试，其配备的荧光模式，也可实现块状材料的XAFS测试，其获得的数据媲美同步辐射光源的优质谱图，能为科研工作提供精准可靠的数据支持。这一特性打破了同步辐射 X 射线光源在时间、空间上的限制，让XAFS表征技术科研场景中发挥重要作用，推动相关领域的研究进程。本文通过easyXAFS发表于《Nature Communications》的部分成果，深入了解其在多个领域的超卓应用。
台式X射线吸收精细结构谱仪-XAFS/XES
调节 Cu/Co-CoO₁₋ₓ中钴中心的价态以显著促进水煤气变换反应
构建具有双活性位点且能在氧化和还原条件下协同调节价态的催化剂，对多步催化反应至关重要，但此前研究较少。研究人员构建了均匀分散的 CuCo 合金和 CoO 纳米片复合催化剂，在催化水煤气变换反应（WGSR）中表现出极高的活性。准原位 XANES 和 EXAFS 结果表明，在水煤气变换反应（WGSR）过程中，Co₃O₄的体相 Co 物种被还原为 CoO，而 Cu₁Co₉Oₓ的体相 Co 物种主要被还原为金属 Co，还有少量 Co³⁺物种。线性拟合 XANES 显示 Cu₁Co₉Oₓ催化剂中 Co⁰占 Co 物种的 86.2%，Co²⁺占 13.8%，为研究催化剂的电子结构和反应机理提供了重要依据。
参考：Tunning valence state of cobalt centers in Cu/Co-CoO1-x for significantly boosting water-gas shift reaction，Nature Communications | (2025) 16:736
高熵单原子纳米笼用于硝酸盐电合成氨
将硝酸盐离子电化学转化为氨是一种可行的废水处理和氨生产方法，但受限于低产率和可扩展性。研究人员报道了一种通用且可扩展的溶液相合成高熵单原子纳米笼（HESA NCs）的方法。Fe-HESA NCs 对硝酸盐的电催化还原表现出高选择性。作者利用 XANES 研究 MESA 纳米立方体（蚀刻前）和 HESA 纳米笼（蚀刻后）中 Fe 的配位环境和化学状态，发现蚀刻过程几乎不改变 Fe 部分的配位环境，但 Fe 的吸收边位置向低能量水平移动，表明蚀刻导致 Fe (III) 优先从晶格中去除，氧化态降低，这与 Fe-L-EELS 结果一致。EXAFS 光谱显示 Fe、Co、Cu、Zn的 K-edge 存在明显的 Fe-C、Co-N、Cu-N、Zn-N散射路径，证实这些金属成功引入并原子分散在 PBA 框架中。
参考：General synthesis of high-entropy single atom nanocages for electrosynthesis of ammonia from nitrate，Nature Communications | (2024) 15:6932
扭曲的局部化学配位对水合五氧化二钒电化学性能的影响
调节给定阴极的工作电压以提高二次电池的能量密度是一项重大挑战。研究人员以双层水合五氧化二钒为模型，通过局部化学配位调控来调节 d 轨道能级，从而在可充电水系锌离子电池中实现更高的工作电压。通过 V K-edge XANES 光谱研究 Ch-VOH 和 Ch₂-VOH 的结构信息，预边缘峰对应 1s 到 3d 的电子跃迁，其强度变化表明 O 2p 和 V 3d 轨道的杂化程度以及 [VO₆] 八面体的畸变程度，主吸收边也证实了 Ch₂-VOH 中 V 的氧化态较高。对 V K-edge EXAFS 进行 K² 加权傅里叶变换和拟合，得到中心原子的配位信息，发现阳离子预插层后，层间距增加，顶点氧到钒的距离缩短，且 Ch₂-VOH 中沿 c 轴的 V-O 键更短，晶体场排斥力更大。
参考：Impacts of distorted local chemical coordination on electrochemical performance in hydrated vanadium pentoxide，Nature Communications | (2024) 15:9421
铁配合物在水系铁氧化还原液流电池中的应用
水系铁氧化还原液流电池是极具潜力的大规模储能技术，开发高效稳定的电解液是提升其性能的关键。研究人员设计了一种前景广阔的金属有机配合物 Fe-NTMPA₂ ，用于水系铁氧化还原液流电池。通过 Fe K-edge XANES 测量确定 Fe-NTMPA₂电解液中 Fe 的氧化态，从 0% SOC（Fe (III)）到 100% SOC（Fe (II)），XANES 峰向低能量移动，且 25%、50% 和 75% SOC 的 XANES 光谱可由 0% 和 100% 的光谱拟合，计算出的 SOC 与库仑计数法得到的结果相符。EXAFS 分析确定了 Fe (II) 和 Fe (III) 配合物第一壳层铁中心的配位数为 6，呈八面体配位几何结构，且 Fe-NTMPA₂配合物中 Fe - O 和 Fe - P 的平均原子距离与 EXAFS 分析值相符，为研究 Fe-NTMPA₂配合物在电解液中的行为提供了结构信息。
参考：Phosphonate-based iron complex for a cost-effective and long cycling aqueous iron redox flow battery, Nature Communications | (2024) 15:2566