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高等学校化学学报
图/表 详细信息
铂单原子催化剂同步辐射X射线吸收谱的研究进展
任诗杰, 谯思聪, 刘崇静, 张文华, 宋礼
高等学校化学学报    2022, 43 (9): 20220466-.   DOI:10.7503/cjcu20220466
摘要   （2127） HTML （77） PDF（pc） （18155KB）（755）  

相比于传统块体材料, 铂单原子催化剂(Pt SACs)具有接近100%的贵金属利用率、 优异的催化活性和均一的反应位点等优势, 近年来逐渐成为催化研究的前沿之一. 高度分散的Pt原子与载体之间的界面相互作用很大程度上决定了Pt SACs的物理和化学性能. 因此, 建立金属-载体相互作用与性能之间的内在关联机制, 对于单原子催化剂的优化设计至关重要. 得益于同步辐射光源高亮度、 高准直性和宽波谱的优势, X射线吸收谱技术在鉴别单原子催化剂的电子结构和局域配位方面的成果显著. 本文综合评述了Pt SACs X射线吸收谱的研究进展, 重点介绍了Pt与金属氧化物、 金属、 纳米碳和多孔有机框架等载体之间独特的相互作用， 以及其对性能的影响机制, 并对未来同步辐射新技术在Pt SACs的高分辨解析方面的前景进行了展望.



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Fig.1 Typical XAS spectra(A)[30], the schematic illustration of the single(left) and multiple(right) scattering process of the excited photoelectrons(B)[43]
（A） Copyright 2019， Springer Nature； （B） Copyright 2019， Royal Society of Chemistry.
正文中引用本图/表的段落
式中： I0和It 分别为入射X射线和透射X射线的强度； x（mm）为样品厚度； μ（E）是依赖于光子能量的吸收系数. XAS就是基于X射线吸收系数的能量依赖性精细结构［28~30］. 吸收系数与入射X射线能量之间 的关系受基本化学状态和局部环境的影响， 可分为边前、 边后和扩展边区域［31］. 当入射X射线能量 低于电子结合能时， 电子不会被激发到高能非占据轨道或真空［32，33］； 此时X射线与电子的弱相互作 用导致 μ（E）-E谱中出现平坦区域； 一些符合跃迁定则的较低能跃迁也可在此区域表现为边前峰 ［图1（A）］［28~30，34］. 当X射线能量足够高时， 芯电子被激发至高能非占据轨道， μ（E）显著增大， 边前和近边区对被检测元素的氧化态和电子水平敏感， 因此一起称为XANES［28~30，34~37］. XANES包含丰富的结构信息， 可以从配位化学、 分子轨道、 能带结构和多重散射等方面进行定性描述［28~38］. 进一步增加X射线能量， 被激发到连续态的出射和被散射电子的波函数与吸收原子的波函数相互作用， 出现 EXAFS［39，40］； 对EXAFS进行最小二乘拟合［41，42］， 可以得到吸收原子的键长和配位数等局域配位信息［图1（B）］［43］.
同步辐射EXAFS谱图表明， Pt1/OLC在1.67 ?（1 ?=0.1 nm）的位置出现了一个较强的峰， 与PtO2中Pt—O键的位置类似； 同时， 对应Pt—Pt键的位置未出现较明显的峰， 说明Pt以单原子形式负载在碳纳米洋葱之上［图9（C）］. 另外， Pt1/OLC的峰强相对于未去配体的Pt ligands/OLC有所增加， 并且峰位向PtO2中Pt—O的位置移动， 说明在去配体过程中有新的Pt—O键形成. 进一步分析相应的Pt L3边XANES谱， Pt1/OLC峰的白线位置在Pt foil（Pt0）与PtO2（Pt4+）之间， 充分说明了Pt单原子处于氧化态［图9（D）］.
Copyright 2019， Springer Nature. ...
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... 式中： I0和It 分别为入射X射线和透射X射线的强度； x（mm）为样品厚度； μ（E）是依赖于光子能量的吸收系数. XAS就是基于X射线吸收系数的能量依赖性精细结构［28~30］. 吸收系数与入射X射线能量之间 的关系受基本化学状态和局部环境的影响， 可分为边前、 边后和扩展边区域［31］. 当入射X射线能量 低于电子结合能时， 电子不会被激发到高能非占据轨道或真空［32，33］； 此时X射线与电子的弱相互作 用导致 μ（E）-E谱中出现平坦区域； 一些符合跃迁定则的较低能跃迁也可在此区域表现为边前峰 ［图1（A）］［28~30，34］. 当X射线能量足够高时， 芯电子被激发至高能非占据轨道， μ（E）显著增大， 边前和近边区对被检测元素的氧化态和电子水平敏感， 因此一起称为XANES［28~30，34~37］. XANES包含丰富的结构信息， 可以从配位化学、 分子轨道、 能带结构和多重散射等方面进行定性描述［28~38］. 进一步增加X射线能量， 被激发到连续态的出射和被散射电子的波函数与吸收原子的波函数相互作用， 出现 EXAFS［39，40］； 对EXAFS进行最小二乘拟合［41，42］， 可以得到吸收原子的键长和配位数等局域配位信息［图1（B）］［43］. ...
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... 式中： I0和It 分别为入射X射线和透射X射线的强度； x（mm）为样品厚度； μ（E）是依赖于光子能量的吸收系数. XAS就是基于X射线吸收系数的能量依赖性精细结构［28~30］. 吸收系数与入射X射线能量之间 的关系受基本化学状态和局部环境的影响， 可分为边前、 边后和扩展边区域［31］. 当入射X射线能量 低于电子结合能时， 电子不会被激发到高能非占据轨道或真空［32，33］； 此时X射线与电子的弱相互作 用导致 μ（E）-E谱中出现平坦区域； 一些符合跃迁定则的较低能跃迁也可在此区域表现为边前峰 ［图1（A）］［28~30，34］. 当X射线能量足够高时， 芯电子被激发至高能非占据轨道， μ（E）显著增大， 边前和近边区对被检测元素的氧化态和电子水平敏感， 因此一起称为XANES［28~30，34~37］. XANES包含丰富的结构信息， 可以从配位化学、 分子轨道、 能带结构和多重散射等方面进行定性描述［28~38］. 进一步增加X射线能量， 被激发到连续态的出射和被散射电子的波函数与吸收原子的波函数相互作用， 出现 EXAFS［39，40］； 对EXAFS进行最小二乘拟合［41，42］， 可以得到吸收原子的键长和配位数等局域配位信息［图1（B）］［43］. ...
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... 式中： I0和It 分别为入射X射线和透射X射线的强度； x（mm）为样品厚度； μ（E）是依赖于光子能量的吸收系数. XAS就是基于X射线吸收系数的能量依赖性精细结构［28~30］. 吸收系数与入射X射线能量之间 的关系受基本化学状态和局部环境的影响， 可分为边前、 边后和扩展边区域［31］. 当入射X射线能量 低于电子结合能时， 电子不会被激发到高能非占据轨道或真空［32，33］； 此时X射线与电子的弱相互作 用导致 μ（E）-E谱中出现平坦区域； 一些符合跃迁定则的较低能跃迁也可在此区域表现为边前峰 ［图1（A）］［28~30，34］. 当X射线能量足够高时， 芯电子被激发至高能非占据轨道， μ（E）显著增大， 边前和近边区对被检测元素的氧化态和电子水平敏感， 因此一起称为XANES［28~30，34~37］. XANES包含丰富的结构信息， 可以从配位化学、 分子轨道、 能带结构和多重散射等方面进行定性描述［28~38］. 进一步增加X射线能量， 被激发到连续态的出射和被散射电子的波函数与吸收原子的波函数相互作用， 出现 EXAFS［39，40］； 对EXAFS进行最小二乘拟合［41，42］， 可以得到吸收原子的键长和配位数等局域配位信息［图1（B）］［43］. ...
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... 式中： I0和It 分别为入射X射线和透射X射线的强度； x（mm）为样品厚度； μ（E）是依赖于光子能量的吸收系数. XAS就是基于X射线吸收系数的能量依赖性精细结构［28~30］. 吸收系数与入射X射线能量之间 的关系受基本化学状态和局部环境的影响， 可分为边前、 边后和扩展边区域［31］. 当入射X射线能量 低于电子结合能时， 电子不会被激发到高能非占据轨道或真空［32，33］； 此时X射线与电子的弱相互作 用导致 μ（E）-E谱中出现平坦区域； 一些符合跃迁定则的较低能跃迁也可在此区域表现为边前峰 ［图1（A）］［28~30，34］. 当X射线能量足够高时， 芯电子被激发至高能非占据轨道， μ（E）显著增大， 边前和近边区对被检测元素的氧化态和电子水平敏感， 因此一起称为XANES［28~30，34~37］. XANES包含丰富的结构信息， 可以从配位化学、 分子轨道、 能带结构和多重散射等方面进行定性描述［28~38］. 进一步增加X射线能量， 被激发到连续态的出射和被散射电子的波函数与吸收原子的波函数相互作用， 出现 EXAFS［39，40］； 对EXAFS进行最小二乘拟合［41，42］， 可以得到吸收原子的键长和配位数等局域配位信息［图1（B）］［43］. ...

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