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美国easyXAFS公司新推出台式X射线吸收精细结构谱仪,采用独有的X射线单色器设计,无需同步辐射光源,在常规实验室环境中实现X射线吸收精细结构测量和分析,以高的灵敏度和光源质量,实现对元素的测定、价态和配位结构分析等。此外,该设备还能够进行X射线发射谱测试(XES),该表征本质上是超高能量分辨率的X射线荧光光谱(high-resolution XRF)。XAFS和XES可以对样品的局部电子结构实现信息互补。广泛应用于电池、催化剂、环境、放射性化学、地质、陶瓷等研究领域。
XAFS/XES 设备特点
- 无需同步辐射光源
- 科研级别谱图效果
- 台式设计,实验室内使用
- 可外接仪器设备,控制样品条件
- 可实现多个样品或多种条件测试
- 操作便捷、维护成本低
XAFS/XES 设备参数
X射线源: XAFS: 1.2-kW XRD(Mo/Ag) XES: 100W XRF 空冷管(Pd/W) | 检测器:SDD 单晶尺寸: 球面单晶(Si/Ge) 直径10 cm,曲率半径50 cm |
设备型号
XAFS300 高功率版,固定光源模式,采用1200W 功率X射线管作为X射线光源,与光学模块和探测器组装。台式X射线吸收精细结构(XAFS)谱仪提供了透射模式测量,适用于储能或催化等领域的研究和开发。可升级为XAFS300+型号。 | XAFS300+ 高功率版,兼容XAFS和XES功能,固定光源模式。该型号使用与XAFS300相同的高功率1200W射线管作为光源,用于X射线吸收谱功能XAFS;同时配备低功率100W 的X射线管和电源,用于X射线发射谱测试(XES)。 | XES150 低功率版,采用固定光源模式,采用100W 功率X射线管作为X射线光源,具备与同步辐射装置相媲美的硬X射线发射光谱(XES)功能,和透射X射线吸收谱(XAFS)功能。光学系统模块化,能量范围功率可调。 |
应用案例
催化剂研究:实验室级X射线吸收谱(XAFS)助力解析缺陷位点在OER反应中的作用机制
表面缺陷调控工程被认为是提高催化剂催化活性的一种高效方法。因为表面缺陷工程可以有效调控活性位点的配位环境,从而优化催化剂的电子结构,实现电子转移和中间产物(*OH、*O和*OOH)吸附自由能的优化,大大提升催化反应效率。层状双金属氢氧化物(LDH)因其在水氧化(OER)反应中的优异性能而被广泛研究。而表面缺陷的引入将进一步提升其在OER中的催化效率。近期,郑州大学马炜/周震教授及其他合作者成功揭示了NiFe双金属氢氧化物纳米片中表面缺陷对于OER反应的巨大提升作用,同时通过结合X射线吸收谱(台式easyXAFS300+,美国easyXAFS公司),成功揭示了氧化前后催化剂的精细结构变化,为表面缺陷在催化反应中的作用机制提供数据支撑,相关研究成果发表于Journal of Materials Chemistry A, 2021, 9(25): 14432-14443.
图1. (a) Ni1/2Fe1/2(OH)2/CNT-24及其他样品的XAFS图,Ni k edge(b)径向距离χ(R)空间谱,(c)χ(R)空间拟合曲线图,(d)k2χ(k)空间谱拟合曲线
详细信息请查看:https://www.qd-china.com/zh/news/detail/2110281714661
电池材料:实验室台式XAFS在高性能水系锌离子电池研究中的应用
美国华盛顿大学曹国忠教授等人合作在Nano Energy上发表了题为“Fast and reversible zinc ion intercalation in Al-ion modified hydrated vanadate”的水系锌离子电池相关研究成果。该研究通过水热合成法引入Al3+,有效的改善了纯水合氧化钒 (VOH) 正材料用于水系锌电池中的缺点:包括提升其离子迁移率和循环稳定性等[1]。Al3+的成功掺入,在改变V原子局部原子环境的同时,增加了材料中V4+的含量,使得合成的 Al-VOH 材料具有更大的晶格间距和更高的电导率,实现了Zn2+的快速迁移和电子转移。该正材料在50 mA·g-1下的初始容量达到380 mAh·g-1,且具有较好的长期循环稳定性(容量保持超过 3000 次循环)。
值得一提的是,该团队通过利用台式X射线吸收精细结构谱仪(easyXAFS300+)获得了V k边的边前及近边结构谱图,并对Al3+掺杂的VOH 正材料进行了深入的研究,从而揭示了引入Al3+后,VOH的结构变化及充放电过程中的有利作用等。
参考文献:
[1] Zheng J, Liu C, Tian M, et al. Fast and reversible zinc ion intercalation in Al-ion modified hydrated vanadate[J]. Nano Energy, 2020, 70: 104519.
详细信息请查看:https://qd-china.com/zh/news/detail/2107261037424
环境修复:台式XAFS/XES谱仪分析检测Cr元素的应用
美国华盛顿大学Gerald Seidler教授通过实验室级XAFS/XES谱仪完成了环境和工业制成品中Cr元素的价态和含量的分析。
图1显示了XAFS光谱Cr近边区结果(XANES)。研究人员利用台式XAFS技术轻松对铬元素进行分析检测,不仅完成了标准品化合物K2CrO4的测试及拟合分析,同时也实现了对实际生产样品的表征。
图1. XAFS近边区光谱(a)六价参考化合物,铬酸钾;(b)CRM 8113a是基于RoHS描述的用于重金属分析的认证参考材料
台式XAFS谱仪也同时配置了XES模组,通过激发特定元素内层电子后使外层电子产生弛豫并发射X射线荧光,对其能量和强度进行分析可以的给出目标元素的氧化态、自旋态、共价、质子化状态、配体环境等信息。由于不依赖于同步辐射,且得益于特有的单色器设计,可以在实验室内实现高分辨宽角高通量的XES元素分析(包括P, S, V,Zn, Cr, Ni, As, U, etc.)。在图2中,在未知Cr含量的塑料样品中,当拟合Cr元素XES Kα光谱时,可以充分观察到Cr的各种氧化态之间的精细光谱变化,且测试结果与同步辐射XAFS一致。对比Cr(VI)和Cr(III),可以在高于20 meV的能量分辨率下轻松辨别光谱特征的差异。Cr(III)在价态上具有更高电子密度,其光谱将会向更高的能量方向移动,且相对于Cr(VI)峰变宽,可以明显区分出Cr(VI)和Cr(III)。
图2. 背景扣除和积分归一化后的Cr(VI)和Cr(III)铬化合物的Cr Kα XES 光谱
此外,从标准塑料样品中收集的XES光谱(图3),利用线性superposition analysis技术,经拟合与参考化合物光谱的线性叠加,推断出的Cr(III)/Cr(VI)比例再结合传统的XRF技术,就可以实现Cr(VI) ppm级别的定量分析。
图3. 不同样品中Cr Kα XES光谱的垂直偏移(所有光谱均经过背景校正和归一化)
XAFS/XES技术不仅可以应用于多种聚合物样品中Cr元素的测定,同时也可应用于P、S、V、Zn、Cr、Fe、Co、Ni、Au、As、U等元素分析。此方法是无损测试,只需少量的样品,就可由实验室级测试仪easyXAFS完成。基于实验室XAFS/XES的Cr测量可能成为未来环境领域及工业届的标准测试方法。
详细信息请查看:https://qd-china.com/zh/news/detail/2007171324811
储能材料:台式XAFS谱仪在能源存储材料研究中的应用
因具有优异的初始可逆性和较为容易的 Li+嵌入和脱出结构,DRS是一种很有潜力的高比能正材料。特别是Mn基无序岩材料,因其具有无毒、低价格等特性,得到广泛的关注和研究。然而,目前该类材料都存在循环寿命短和严重的容量衰减等问题。德国卡尔斯鲁厄理工大学的Maximilian Fichtner教授及其他合作者结合了利用高价Ti4+离子及部分F-离子取代O等策略,使得该材料展现了长循环条件下更加优异的电化学性能和库伦效率。值得注意的是,该团队利用了台式X射线吸收精细结构谱仪(台式easyXAFS300+),成功的揭示了不同含量Ti4+替代对材料中Ti元素和Mn元素的价态影响,进一步验证了高价Ti离子替代策略背后的作用机理及对电化学性能的影响。
图1. (a) 不同Ti含量样品的Ti k edge XANES对比谱图(b)XANES放大图谱(c)不同Ti含量样品的Mn k edge XANES对比谱图(d)XANES放大图谱
详细信息请查看:https://www.qd-china.com/zh/news/detail/2111150960915
测试数据
1、XAFS300/XAFS300+
(a, b)金属Ni箔的EXAFS(扩展边X射线吸收精细结构谱) 图及相应的R空间傅里叶转换以及与同步辐射光源数据比较;
(c, d) 不同Ce和U元素的化合物的L3的XANES(近边X射线吸收结构谱图)及其与同步辐射光源数据比较
2、XES150
■ XES Mode
■ XAFS Mode
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发表文章
超过50+SCI论文通过使用台式XAFS/XES发表
部分发表文章举例:
1. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8718?8724
2. Chem. Mater. 2018, 30, 5373?5379
3. Chem. Mater. 2018, 30, 6377?6388
4. J. Mater. Chem. A, 2019,7, 17966-17973
5. ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 16647-16655
6. Small, 2019, 15, 1901747
7. J. Electrochem. Soc., 2019, 166, A2549-A2555
8. Chem. Mater. 2020, 32, 8203?8215
9. J. Mater. Chem. A, 2020,8, 16332-16344
10. Nano Energy, 2020,70, 104519
11. Energy Stor. Mater. 2020, 29, 9-16
12. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 9127–9134
13. Chem. Mater. 2021, 33, 8235?8247
14. J. Mater. Chem. A, 2021, 9, 14432-14443
15. Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 133, 27308-27318
16. Green Chem., 2021, 23, 9523–9533
17. Adv. Mater., 2021, 33, 2101259
18. J. Electrochem. Soc., 2021 168 050532
19. J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 4515?4521
台式X射线吸收精细结构谱仪,XAFS/XES
台式X射线吸收精细结构谱仪信息由QUANTUM量子科学仪器贸易(北京)有限公司为您提供,如您想了解更多关于台式X射线吸收精细结构谱仪报价、型号、参数等信息,欢迎来电或留言咨询。
华盛顿大学的曹国忠教授等人使用实验室台式XAFS研究了三种不同的类型导电聚合物(Vö-V2O5/PANI, Vö-V2O5/PEDOT和Vö-V2O5/PPy)包裹的V2O5纳米纤维在聚合过程中在界面处生成ö的情况(图3
水系可充电电池领域颇具潜力的Zn阳极材料在充电/放电过程中,Zn枝晶易导致库伦效率低、循环寿命短等问题。目前,制备具有高放电深度(DoD)且高度可逆的无枝晶Zn阳极仍面临巨大的挑战。为此,中国科学院大学刘向峰课题组通过调节Zn-N-C材料中的金属-配位原子相互作用,使其具有疏水/亲锌表面,从而降低了Zn沉积的过电势,实现了DoD高达50%且具有良好循环寿命的无枝晶Zn阳极。同时,作者利用台式X射线吸收精细结构谱仪easyXAFS表征了Zn-N-C材料的精细
先进电子设备和无线通信技术的快速发展给人们的生活带来了极大的便利,但也产生了不可忽视的电磁辐射污染。这种污染会对周围电子元件的正常工作造成严重干扰,降低信息安全和通信质量,危害人体健康。开发先进的电磁波(EMW)吸波材料是解决这一问题的有效途径之一。碳基材料由于其密度低、官能团丰富、电性能可调等特点,在电磁波吸收方面具有良好的前景。膨胀石墨(EG)作为三维(3D)碳骨架材料,不仅具有高导热/导电性、易于
海水是地球上最为丰富的自然资源之一,利用海水作为电解液进行能源的储存和转化具有巨大前景。近年来,海水电解、海水电池等技术逐渐发展,成为新能源领域的研究热点。其中,海水氧还原反应(ORR)作为金属-空气电池的关键反应,受到广泛研究。与传统的碱性电解液不同,海水中的Cl-会吸附在催化剂的活性位点上,阻碍氧分子的吸附,使催化活性及稳定性降低。针对上述问题,海南大学研究人员设计了“Co-单原子环绕于Co-原子簇
随着人类社会对清洁能源的需求与日俱增,氢能技术及其关键材料受到广泛研究。硼烷氨(NH3BH3)由于其稳定、无毒、及较高的储氢容量,被认为是极具潜力的液相储氢材料。通过NH3BH3水解反应可获得高纯度的氢气,该反应在Pt/Pb/Rh-基催化剂的作用下可在较为安全温和的条件下实现较高的反应活性,然而,贵金属材料的稀有昂贵制约着其实际应用。因此,发展廉价、高效的NH3BH3水解析氢催化剂仍然是该领域的关键挑战
电解水制氢是被认为是生产低碳清洁能源的有效手段。在众多电解槽中,质子交换膜(PEM)电解槽由于其电流密度高、欧姆电阻小、集成度高、气体纯度高等优点,受到广泛研究。然而,在PEM电解槽的酸性环境中,氧析出(OER)反应动力学缓慢,催化剂易被腐蚀,严重制约着其能量效率和使用寿命。因此,开发廉价、高效、稳定的酸性OER催化剂对于PEM电解水技术的实际应用至关重要。 &n
电化学水解制氢气是当今一项非常流行且高效的绿色能源生产技术,作为常用电解水催化材料,非贵金属过渡金属材料的研发与测试在此背景之下有着广泛的关注度。近期的研究表明高价态的过渡金属离子可以提供氧缺陷位点来降低电荷转移能量,从而大大提高氧析出反应(OER)效率。然而,高价态的过渡金属离子如Ni4+和Co4+往往面临着形成能高和静息状态下热力学不稳定等问题。
可充电锌-空气电池被认为是很有潜力的下一代能量储存器件,然而其不尽人意的循环寿命制约着其大规模的发展和应用。提升可充电锌-空气电池循环寿命的关键挑战之一在于提升空气电极的稳定性。由于电池的充电过程(氧析出反应,OER)与放电过程(氧还原反应, ORR)具有不同的微环境需求,导致空气电极的双功能催化剂在充放电循环过程中不稳定,使电池性能逐渐衰减。针对于此,中国科学院大学联合新加坡国立大学等多家单位,设计出
理解材料的构-效关系一直是电池领域的关键课题。随着先进表征技术的发展,研究人员能够更加准确、便捷地获得材料的物理化学性质,从而促进高效、稳定的电池材料的开发。X射线发射谱(XES,X-ray emission spectroscopy)是一种通过探测特征X射线荧光来分析元素性质的技术,可以判定原子的氧化态,自旋态,共价,质子化状态,配体环境等信息。近年来,有研究表明元素自旋态可影响材料的电化学性质。作为表征元素自旋态的有效手段,XES越来越多地出现在电池研
锂离子电池(LIBs)是电动汽车的主要动力来源,同时在电网储能方面显示出巨大的应用前景。然而,对于其材料的能量密度、功率和安全性等方面的研究并未得到真正的完善。近期研究表明,富锂无序岩盐(DRS)体系是非常有前途的材料之一,如富锂-过渡金属(TM)氧氟化物就表现出巨大潜力。但DRS正极材料的一个关键问题是容量衰退明显。例如电极材料和电解质之间的副反应,导致容量下降和循环过程中的结构变化;锰基尖晶石中观察到Mn从阴极溶解并随后迁移到阳极,造成容量衰退;较高的
[报告简介]XAFS技术可以研究材料中活性金属元素氧化态和键共价性),以及配位数,电子授体和原子间距等, 且可对同一样品中的多种元素进行分析,甚至可以对原位反应过程中目标金属元素的化学态进行动态分析,为探索反应机理、改善目标材料提供理论指导。XES表征作为XAFS的技术搭档,不仅可以提供元素价态信息,同时也能够实现对自旋电子态的指认。但XAFS和XES的表征手段通常依赖于同步辐射X射线光源,很大程度限制了其在各领域的大范围应用。为了突破这一限制,美国eas
近年来,高熵的概念被应用到各种功能材料中,并被证明有利于结构的稳定性以及能量的储存和转换效率。在电化学储能领域,科研人员通过在单相结构中引入大量不同的元素来制备多组分材料,实现增加构型熵(成分无序),提升电池性能和稳定性。德国卡尔斯鲁厄理工学院的Torsten Brezesinski课题组将高熵概念应用于四种金属离子(Fe, Co, Ni和Cu)结合的高熵Mn基HCF材料 (HEM -HCF, 40% Mn),并与中熵HCF(MEM-HCF, 60% Mn
近年来,研究学者将导电金属有机框架 (MOFs)材料的孔隙率、分子可调谐性、导电性与软物质的优越物理性质相结合,显著提升了材料的化学可调性、高表面积和电荷传输特性。该研究中,实现材料元素价态及配位结构的解析对MOFs材料的性能及机理研究尤为重要。美国华盛顿大学Dianne J. Xiao团队利用台式X射线吸收精细结构谱仪easyXAFS,在实验室内获取了媲美同步辐射光源的XAFS谱图,研究了1D MOF自组装成π-堆叠材料过程中的磁性和电子相互作用的演变过
随着同步辐射光源的大量应用,XAFS技术(包含XANES和EXFAS)逐渐发展成为一种非常实用的结构分析方法。XAFS对中心吸收原子的局域结构(尤其是在0.1 nm范围内)及其化学环境十分敏感,因而可以在原子尺度上给出某一特征原子周围几个临近配位壳层的结构信息,包括配位原子种类及其与中心原子的距离、配位数、无序度等,在物理、化学、材料、生物和环境科学等领域发挥着难以替代的作用。然而,由于XAFS技术通常依赖于同步辐射X射线光源,大地限制了XAFS技术在各领
近些年来,黑磷材料因其在电子器件、能源存储及催化转化方面的优异性能,而被广泛应用和研究。作为锂离子电池负材料,黑磷拥有高达2592 mahg−1的理论容量。然而在实际应用中,黑磷材料在电化学反应后体积变化程度达到300%,会带来电池安全等诸多问题。 研究人员发现利用高能球磨法,将纳米化的黑磷材料与碳材料结合,可以有效的减小充放电过程中负材料的膨胀问题。为了更好设计黑磷负结构,对于充分了解充放电过程中黑磷与li+的相互作用机制非常重要。之前的研究表明:放电
阳离子无序岩盐 (DRS) 材料因具有优异的初始可逆性和较为容易的 Li+嵌入及较高速率的嵌入脱出结构,而被广泛应用和研究。然而,迄今为止,引入的所有 Li-rich氟氧化物都存在循环寿命短和严重的容量衰减等问题。在无序的岩盐结构中,锂离子的传输路径主要通过四面体位点的网络进行传输,在这个路径上没有过渡金属离子。没有过渡金属,就意味着没有静电排斥,有利于离子传输。而该类材料循环寿命短和严重的容量衰减等问题主要源于阴离子氧化还原问题。通过高价态Ti离子替代和
近年来,表面缺陷调控工程被认为是提高催化剂催化活性的一种高效方法。因为表面缺陷工程可以有效调控活性位点的配位环境,从而优化催化剂的电子结构,实现电子转移和中间产物(*OH、*O和*OOH)吸附自由能的优化,大大提升催化反应效率。层状双金属氢氧化物(LDH)因其在水氧化(OER)反应中的优异性能而被广泛研究。而表面缺陷的引入将进一步提升其在OER中的催化效率。近期,郑州大学马炜/周震教授及其他合作者成功揭示了NiFe双金属氢氧化物纳米片中表面缺陷
富镍层状氧化物,如LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2 (NMC811),被认为是有潜力和希望的下一代锂离子电池正材料。与目前主流动力电池上使用的NMC532,NMC622型电池相比,NMC811具有更高的能量密度和相对较低的成本。然而,NMC811电池在 4.4 V截止电压下的首次循环中会有约15%的容量损失。此外,该结构由于充电后潜在的氧气损失及循环过程中的降解会导致容量衰减和相关的安全问题。为了解决这些问题,纽约州立大学的Whitting
CeO2-Nb2O5复合氧化物,作为一种复合稀土氧化物陶瓷材料,常被应用于固体氧化物燃料电池、氧气传感器及异相催化等众多领域。之前不少的研究数据表明在高温固相法合成该复合稀土氧化物时,会部分形成Ce3NbO7+δ化合物。然而在大气氛围下的高温固相法合成这种带有部分还原的Ce氧化物是不太合理的。为了更加合理的验证CeO2-Nb2O5复合氧化物在高温固相法合成条件下得到的产物信息,研究人员综合利用了粉末X射线衍射(XRD)和实验室级的X射线吸收谱(XAFS)等
报告简介: X射线发射谱(XES)技术主要涉及一种二次光电子过程,通过调制入射 X 射线的能量以及通过高分辨谱仪收集器收集荧光信号,可以获得各种 X 射线发射谱。相比于常规 X射线吸精细结构谱(XAFS),XES谱图具有更高的能量分辨率,和 XAFS 方法相辅相成,从而获取全轨道的电子结构以及原子结构信息。但由于通常依赖于同步辐射X射线光源,大地限制了其在各领域的大范围应用。为了突破这一限制,美国easyXAFS公司研发出了新的台式XES(XAF
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