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北京同步辐射1W1B-XAFS实验站用户成果再创佳绩

2021-12-21 16:26     来源:多学科中心     同步辐射
截至2021年12月初,1W1B-XAFS实验站已经发表用户文章383篇,其中一区文章338篇,并与能源、材料等领域用户合作在《科学》(SCIENCE)杂志上发表三篇文章。

北京同步辐射装置1W1B-XAFS实验站一直是机时最紧张、用户需求最迫切、也是成果产出最优秀的实验站。近年来,线站工作人员为了提高运行效率,除了及时进行设备更新和维护外,还在设备自动化和用户操作友好等方面做了诸多改进。近年来,课题组逐步累积并发展了多种实验方法,例如时间分辨的QXAFS方法、薄膜掠入射GI-XAFS方法、XRD-XAFS联用方法,以及近期备受关注的电化学原位XAFS方法等等,极大地拓展实验站的应用范围,吸引了更广泛的用户群体。除了紧张繁忙的开放运行工作,课题组持续与用户开展密切交流与合作,提出合理的实验方案,协助用户切实解决实验中的关键科学问题,有力推进在能源、环境和功能材料等重要前沿科研领域取得一些突破性进展,对于我国的可持续能源发展与双碳目标的实现具有积极意义。

例如,在太阳能光伏技术领域,线站通过XAFS方法表征钙钛矿电池材料的前驱体溶液,协助研究人员从原子局域配位结构上发现了制备钙钛矿电池材料的溶剂工程与钙钛矿电池的高效稳定性之间的关联(Science 371,1359–1364 (2021))。这一研究结果表明XAFS方法在太阳能光伏技术领域带来了新的认识维度和视角,能够对新型电池材料的制备与性能优化进行指导。

再有,线站工作人员与用户合作,通过XAFS表征了杂原子沸石分子筛中超微孔结构和杂原子铁的状态,发现+3价Fe元素与O元素可以构成有利于CO2高效捕集的四面体结构(Science 373, 315–320 (2021))。这一结果也证实了同步辐射XAFS方法在发现CO2高效捕集材料中的重要作用。

在燃料电池催化剂制备领域,通过XAFS表征证实了Pt和碳载体中掺杂的硫原子之间存在强键合作用,这种键合作用在极大程度上抑制了合金颗粒在高温下的烧结,从而能够在高温下形成平均尺寸小于5纳米的金属间化合物催化剂(Science 374, 459–464 (2021))。这些研究结果也证实了同步辐射XAFS方法是深入剖析核心催化剂的必要手段。

上述优秀成绩的取得,离不开线站全体成员的辛勤付出,国家重点研发计划、国家自然科学基金、院修购课题等多个项目支持,以及其他线站的帮助。实验站将继续努力,通过与国内外用户的深入合作,不断推进同步辐射装置技术水平和用户群体科研成果的共同提升,服务好国家重大需求和科研进步。



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