Hard X-ray Near Edge Absorption Fine Structure (HX-NEXAFS, 5~27 keV)
硬X射線近邊緣吸收精細結構（HX-NEXAFS）是一種先進的光譜技術，用於深入分析材料的電子和化學組成。 在5至27keV的高能量範圍內操作，HX-NEXAFS利用硬X射線來偵測樣品中元素的近邊緣吸收。 這種方法使研究人員能夠深入了解在特定元素吸收邊緣附近發生的電子躍遷，提供有關成鍵狀態、氧化狀態和配位環境的資訊。
HX-NEXAFS在材料科學、化學和生物學等多個科學領域都有應用。 其高能力使其能夠研究較重元素，並對樣品進行更深入的穿透，因此特別適用於研究複雜材料、催化劑和生物樣品。 作為一種非破壞性和高靈敏度的技術，HX-NEXAFS為理解材料的電子結構提供了關鍵數據，促進了各種研究領域的進步和技術創新。
對XAS的解釋
圖1展示了錳氧化物的K邊XANES，突顯了氧化狀態與邊緣位置之間的明顯關聯。 隨著氧化狀態的提高，吸收邊緣朝更高能階移動。 利用更先進的分析方法涉及擬合與已建立參考的線性組合，以確定混合系統的相對貢獻。 相反，確定氧化狀態或其變化通常涉及觀察主要吸收邊緣的移位。
Zimmermann P, Peredkov S, Abdala PM, DeBeer S, Tromp M, Müller C, et al. Modern X-ray spectroscopy: XAS and XES in the laboratory. Coord Chem Rev 2020;423:213466.
https://doi.org /10.1016/j.ccr.2020.213466.
催化研究
為了研究Nd摻雜的影響，本研究進行了X射線吸收近邊結構譜（XANES），以調查Nd0.1RuOx中Ru的氧化態。 與Ru箔相比，RuOx的Ru K邊向更高能階移動。 這種移位歸因於RuO2和Nd0.1RuOx中Ru-O鍵的存在，如圖2所示。 此外，Nd0.1RuOx的Ru K邊能量超過了RuO2，顯示Nd0.1RuOx中Ru4+的比例比RuO2更高，與XPS結果的發現一致。 Ru4+的普遍存在有利於化學穩定性。 這是至關重要的，因為Ru的低氧化態有可能在強氧反應中轉化為高價Ru物種，最終在氧反應（OER）過程中溶解。 這種現像有助於防止結構崩潰和性能下降。
參考文獻：
Li L, Zhang G, Xu J, He H, Wang B, Yang Z, et al. Optimizing the Electronic Structure of Ruthenium Oxide by Neodymium Doping for Enhanced Acidic Oxygen Evolution Catalysis. Adv Funct Mater 2023;33:1–9.
https ://doi.org/10.1002/adfm.202213304.
能量儲存與轉化
水電解質中陽離子、陰離子和溶劑之間的相互作用顯著影響電化學電池的性能。 為了分析溶解態Zn2+的局部結構，Du等人對1M Zn(BBI)2進行了同步輻射X射線吸收近邊結構（XANES）光譜學研究，並將結果與1M ZnSO4和1M Zn(TFSI)2的 結果進行了比較。 如圖3的插圖所示，1M Zn(BBI)2的XANES前緣向更高能量移動，與1M ZnSO4和1M Zn(TFSI)2相比。 這種移位顯示前者中Zn2+的有效價較高，顯示Zn(BBI)2表現出弱溶解性，且Zn2+在1M Zn(BBI)2溶液中具有較多的陰離子來源的溶劑鞘。 相反，ZnSO4和Zn(TFSI)2高度溶解，且它們的1M水溶液中Zn2+的溶解鞘主要由中性H2O分子組成。
參考文獻：
Du H, Dong Y, Li Q, Zhao R, Qi X, Kan WH, et al. A New Zinc Salt Chemistry for Aqueous Zinc‐Metal Batteries. Adv Mater 2023;2210055:2210055.
https://doi.org/10.1002 /adma.202210055.
薄膜
為了理解Sr離子的氧化態，Sharma等人系統地收集了來自不同樣品的Sr K邊XANES光譜，包括SrO參考粉（代表Sr的2+氧化態），以及原始的SrVO3薄膜和在500°C和 700°C退火的薄膜。 在圖4(b)中，明顯可見原始和退火的SrVO3薄膜的白線峰位置與使用的光束線的光譜分辨率內的參考SrO樣品的峰位置密切一致。 這種對齊確認了SrVO3薄膜中存在Sr2+離子。 儘管在較高溫度的退火樣品中白線峰強度和邊緣能量位置有輕微變化，這可能歸因於較薄樣品表面Sr離子氧化略有增加。 值得注意的是，較高溫度的退火樣品表現出較低的薄膜厚度和較高的表面粗糙度，這在XRR和SEM分析中觀察到。 在退火薄膜中，多次散射峰的強度（在16,120–16,160 eV之間）增強，可能是由於強健的Sr-O/V-O原子鍵結。 然而，並未觀察到與可疑相相關的明顯光譜特徵。 因此，Sr K邊XANES驗證了正交SrVO3薄膜在退火過程中沒有明顯相形成。
參考文獻：
Sharma A, Varshney M, Cheol Lim W, Shin HJ, Pal Singh J, Ok Won S, et al. Mechanistic insights on the electronic properties and electronic/atomic structure aspects in orthorhombic SrVO3 thin films: XANES-EXAFS study. Phys Chem Chem Phys 2017;19:6397–405.
https://doi.org/10.1039/c6cp08301c.
- 準備一個小的拉鍊袋，並在上面標記樣品訂單號碼和樣品元素。
- 將粉末放入拉鍊袋中。
- 用一張紙蓋住拉鍊袋。
- 將拉鍊袋放入真空密封袋中。
- 將其放入另一個大的拉鍊袋中，並標記上樣品訂單號、目標元素含量百分比以及其他元素含量百分比。