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中国科大实现毫秒同步辐射X射线全谱“单次采集”
2025年01月30日 10:53:57
来源：Ky开元集团 点击量：5096
这一成果不仅展示了ED-XAFS技术在捕捉非平衡态结构研究中的巨大潜力，也凸显了数据驱动方法在复杂体系解析中的重要作用。
近日，中国科学技术大学姚涛教授团队在捕捉电催化剂非平衡态结构的时间分辨同步辐射X射线谱学研究中取得了重要进展。团队采用能量色散X射线吸收谱(ED-XAFS)技术，实现了毫秒级(60 ms)时间分辨全谱的“单次采集”。这一技术突破极大地提升了数据采集的效率与精度，为深入解析催化剂的非平衡态结构提供了强有力的工具。
团队与上海光源动力学线站(BL 05U)紧密合作，利用色散弯晶与位敏探测器，成功实现了无机械运动干扰的高精度、高稳定性毫秒级时间分辨全谱采集。针对该技术特点，研究团队还自主研制了适用于电催化体系的原位装置，为深入研究镍铁氢氧化物(NiFe LDH)在电催化析氧反应(OER)中的复杂动力学过程提供了可能。结合无监督机器学习算法，研究团队从数万张谱图中快速识别并筛选出催化剂重构过程中涉及的关键主成分相。通过对这些主成分随时间的动态变化进行定量解析，精确捕捉到了非平衡态中间体的特征结构信息及其动态形成规律。这一成果不仅展示了ED-XAFS技术在捕捉非平衡态结构研究中的巨大潜力，也凸显了数据驱动方法在复杂体系解析中的重要作用。
研究结果表明，Fe的引入显著加速了NiFe LDH的脱质子过程，尤其是优先移除共边[NiO6]和[FeO6]八面体之间桥接羟基(Ni2+-OH-Fe3+)上的质子。这一行为触发了高价Ni3+δ活性物种的生成，从而显著提升了OER活性。这一发现对于理解催化剂的活性增强机制以及开发更高效的电催化剂具有重要意义。
相关研究成果Time-resolved spectroscopy uncovers deprotonation-induced reconstruction in oxygen-evolution NiFe-based (oxy)hydroxides于近日发表在国际期刊《自然•通讯》(nature communications)。
参考资料来源：中国科学报
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