同步輻射XAFS基礎(chǔ)知識(shí)和案例分析

【實(shí)用干貨】同步輻射XAFS基礎(chǔ)知識(shí)及經(jīng)典案例分析!

Computed

Crystal

1引言

同步輻射是速度接近光速的帶電粒子在磁場(chǎng)中沿弧形軌道運(yùn)動(dòng)時(shí)放出的電

磁輻射，由于它最初是在同步加速器上觀察到的，便又被稱(chēng)為“同步加速器輻

射”。雖然起源于高能物理學(xué)，但同步輻射的發(fā)現(xiàn)消耗了加速器的能量，阻礙了

粒子能量的提高。

|IQI＞；|Mncav)|

但是，人們很快便了解到同步輻射是具有從遠(yuǎn)紅外到X光范圍內(nèi)的連續(xù)光

譜、是一種具有高強(qiáng)度、高準(zhǔn)直、高極化和可精準(zhǔn)控制等優(yōu)異性能的脈沖光源,

可以用以開(kāi)展其它光源無(wú)法實(shí)現(xiàn)的許多前沿科學(xué)技術(shù)研究。

同步輻射裝置的建造及在其上的研究、應(yīng)用，經(jīng)歷了四代的發(fā)展（圖1）O

第一代是以高能物理實(shí)驗(yàn)為主的兼用光源，可以是儲(chǔ)存環(huán)或同步加速器。如

美國(guó)康奈爾大學(xué)CHESS光源，北京同步輻射裝置BSRF。BSRF依托于北京正負(fù)

電子對(duì)撞機(jī)，部分時(shí)間按同步輻射專(zhuān)用模式運(yùn)行，在專(zhuān)用模式下，總體性能大體

達(dá)到第二代光源水平。

第二代是同步輻射專(zhuān)用光源，典型設(shè)計(jì)為利用彎轉(zhuǎn)磁鐵產(chǎn)生同步輻射，它們

都是電子儲(chǔ)存環(huán)，通常能量較低。如美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室NSLS光源（800

MeV),巴西國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室LNLS光源(1.37GeV),合肥國(guó)家同步輻射

實(shí)驗(yàn)室NSRL光源(800MeV)。NSRL適于開(kāi)展軟X射線和真空紫外波段的研

究，可向波長(zhǎng)更長(zhǎng)的紅外、遠(yuǎn)紅外波段擴(kuò)展。第一代和第二代是按照加速器裝置

的首要目的進(jìn)行分類(lèi)的。

第三代也是同步輻射專(zhuān)用光源，與第二代光源的區(qū)別在于光源能量更高。比

如美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的APS光源(7GeV),勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的ALS

光源(1.9GeV),歐洲同步輻射裝置ESRF(6GeV),德國(guó)的BESSYII光源(1.7

GeV),英國(guó)的Diamond光源(3GeV),法國(guó)的SOLEIL光源，日本的SPring-

8光源(8GeV),上海同步輻射裝置SSRF(3.5GeV)。SSRF建成后，中國(guó)大

陸有三臺(tái)同步輻射光源同時(shí)運(yùn)行，布局更趨合理。目前在世界范圍內(nèi)，第三代是

同步輻射光源的主流。

第四代則被認(rèn)為是自由電子激光(FEL)光源。X射線自由電子激光不僅能

產(chǎn)生無(wú)與倫比的高亮度輻射，而且輻射具有完全的橫向相干性，并且是脈沖式的。

比較有代表性的FEL光源有美國(guó)的LCLS光源，德國(guó)的EuroXFEL光源等。中

國(guó)在近期也提出了興建軟XFEL和硬XFEL裝置的計(jì)劃。

Multilayer

LaueLenses

S

」

①

右

E

O

U

E

N

19962000200420082012

Year

圖1同步輻射裝置的發(fā)展歷程[1]

結(jié)合同步輻射自身的特點(diǎn)，科研人員開(kāi)發(fā)了許多實(shí)用的同步輻射實(shí)驗(yàn)方法

（特別是X射線技術(shù)），并通過(guò)這些實(shí)驗(yàn)方法，在諸多領(lǐng)域開(kāi)展了廣泛的研究。

目前比較典型的應(yīng)用同步輻射光源的表征手段包括：X射線衍射（XRD）、X射

線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XAFS）、X射線生物大分子結(jié)構(gòu)分析、X射線磁圓二色技術(shù)

（XMCD）、X射線熒光分析（XRF）、X射線成像技術(shù)、角分辨光電子能譜

（ARPES）、材料結(jié)構(gòu)分析高壓技術(shù)和同步輻射微納加工技術(shù)（LIGA）等。本

期，筆者重點(diǎn)介紹同步輻射XAFS技術(shù)。

X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（X-rayabsorptionfinestructure,XAFS）,也叫X射線

吸收譜（X-rayabsorptionspectroscopy,XAS）,是一種基于同步輻射光源、研究

材料局域原子或電子結(jié)構(gòu)的一種有力工具，廣泛應(yīng)用于催化、能源、納米等熱門(mén)

領(lǐng)域，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.不依賴(lài)于長(zhǎng)程有序結(jié)構(gòu)，可用于非晶態(tài)材料的研究；

2.不受其它元素干擾，可對(duì)同一材料中不同元素分別研究；

3.不受樣品狀態(tài)影響，可測(cè)量固體（晶體、粉末），液體（溶液、熔融態(tài)）

和氣體等；

4.對(duì)樣品無(wú)破壞，可進(jìn)行原位測(cè)試；

5.能獲得高精度的配位原子種類(lèi)、配位數(shù)及原子間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)，一般認(rèn)為

原子間距精確度可達(dá)O.OlAo

在頂級(jí)研究中，XAFS越來(lái)越成為“標(biāo)配”，國(guó)內(nèi)越來(lái)越多的課題組力圖通

過(guò)該技術(shù)進(jìn)行深入表征，提升研究檔次。后期我們就從同步輻射裝置、XAFS的

基礎(chǔ)知識(shí)、常用的實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)處理以及典型應(yīng)用舉例幾個(gè)方面對(duì)XAFS進(jìn)行

簡(jiǎn)要的介紹，希望大家持續(xù)關(guān)注我們。

XAFS數(shù)據(jù)解析可提供以下數(shù)據(jù)及服務(wù)：

LXANES部分圖譜，提供價(jià)態(tài)、初步結(jié)構(gòu)的定性分析；

2.EXAFS擬合，提供配位原子種類(lèi)、配位數(shù)和鍵長(zhǎng)信息，以及簡(jiǎn)單的、從物

理角度對(duì)譜的分析；

3.wavelet圖譜，作為EXAFS擬合的進(jìn)一步證據(jù)，同時(shí)用小波炫圖來(lái)提高數(shù)

據(jù)分析“逼格”；

4.幫答復(fù)審稿意見(jiàn)中關(guān)于XAFS的問(wèn)題，提供中文回答,但不包括論文寫(xiě)作;

5.同步輻射不參與論文致謝活動(dòng)，且致謝半價(jià)活動(dòng)于2020年1月1日結(jié)束,

所有優(yōu)惠政策不可疊加。

制樣要求:

1.粉末樣品至少80ToOmg（0.8T.0ml體積量最好），越細(xì)越好，最好能過(guò)

200目篩子，400目更好，一般研磨20min左右；

2.粉末壓片尺寸要求：直徑大于6nlm的圓形，厚度1mm左右；

3.塊體樣品要求測(cè)試面光滑，大小不超過(guò)5*5*5mm；

4.提前用ICP測(cè)得樣品真實(shí)元素含量，若樣品信息真實(shí)但圖譜質(zhì)量不佳可免費(fèi)

重測(cè)；

5.原則上測(cè)試樣品不回收，線站回收樣品安排兩到三個(gè)月一次，若樣品有剩余

可安排回收；

6.同步輻射XAFS測(cè)試擬合需求表下載鏈接：

http:〃cloud,ceshigo.com/s/lo9cepyq.。

X-rayAbsorptionEdgesoftheElements

1H2

14He

3Li4BeN10Ne

55■可提供測(cè)試AtomicNumber-378Ptk-Symbol402867

45

78395r-K

□不提供測(cè)試18

13880—LI18

11Na13273—L213Al14Si15P16S18Ar

注：未展示均不可11564kL3

1305測(cè)15601839214624723203

118149189229320

EnergiesareineV7399132165247

7399132165245

19K20Ca21SC22Ti24Cr25Mn26Fe27Co28NihoZn31Ga32Ge33AS34Se36Kr

360740384493496654655989653971127709■■1036711103118671265814326

3774385005646286957698469261008119412981414152710541921

296350407462521S84651721794872104311421246135914761727

294346402456513575640708779855102011151217132314361675

37Rb38Sr3940Zr41Nb42Mo43TC44RU45Rh46Pd48Cd49InsoSn51Sb52Te54Xe

15200161051170301799818986200002104422117232202435026711279402920030491318143316934561

221625322698286630433224341236044018423844654698493951885453

200723072465262527932967314633303727393841564380461248525104

19402371252026772838300431733538373039294132434145574782

BaTa74W75Re76OS77Ir78Pt79AUsoHg81TI82Pb83日84PO85At86Rn

37441553516741669525716767387176111783958072583102855308800590526931059573098404

5989112711168212100125271296813419138S01435314839153471586116388169391749318049

5624107391113611544119591238512824132731373414209146981520015711162441678517337

10207105351087111215115641191912284126581303513419138141421414619

596366Dy68697。

419914851953789574865939061332/

80521011610486400-152-6858

19136205585

7790189441

2同步輻射XAFS分析

當(dāng)X射線穿過(guò)樣品時(shí)，由于樣品對(duì)X射線的吸收，光的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰減，

這種衰減與樣品的組成及結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。XAFS就是利用X射線入射前后信號(hào)變

化來(lái)分析材料元素組成、電子態(tài)及微觀結(jié)構(gòu)等信息的光譜學(xué)手段（圖2）。XAFS

方法通常具有元素分辨性,幾乎對(duì)所有原子都具有相應(yīng)性,對(duì)固體（晶體或非晶）、

液體、氣體等各類(lèi)樣品都可以進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。

圖2XAFS原理示意圖

眾所周知，通過(guò)同步輻射XAFS表征技術(shù)可用獲得及其豐富的材料電子結(jié)

構(gòu)和配位結(jié)構(gòu)信息，可以發(fā)現(xiàn)在許多頂刊發(fā)表的研究中XAFS都起到了至

關(guān)重要的作用。近年來(lái)，XAFS在國(guó)內(nèi)外各大小課題組研究過(guò)程中有著越來(lái)

越普及的趨勢(shì)，尤其是越來(lái)越多此前在XAFS表征方面沒(méi)有太多經(jīng)驗(yàn)的新

用戶(hù)也逐漸通過(guò)多種渠道借力該技術(shù)進(jìn)行深入的表征，提升研究檔次。

如同其他多種表征一樣，同樣的數(shù)據(jù)在不同人的手里可以得到不同層

次的結(jié)果，經(jīng)驗(yàn)越豐富的人越有可能獲得更多的信息。然而經(jīng)驗(yàn)的獲得并非

一蹴而就，尤其是對(duì)于像同步輻射XAFS這樣相對(duì)比較復(fù)雜的技術(shù)而言。

那么，同步輻射XAFS到底能為我們做什么呢？經(jīng)筆者分析總結(jié)，主要有

以下幾點(diǎn)：

（1）擴(kuò)展邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)分析：XAFS原始數(shù)據(jù)可以分為擴(kuò)展

邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（EXAFS）和近邊X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)（XANES）

兩部分（圖3）。通過(guò)EXAFS分析可以得到豐富的結(jié)構(gòu)信息，也是最常見(jiàn)

的一種數(shù)據(jù)解析內(nèi)容。EXAFS可以看作是中心元素內(nèi)層電子吸收X射線躍

遷到外層形成光電子，光電子以波的形式發(fā)射出去并受到周?chē)拥纳⑸洌?/p>

散射波與發(fā)射波產(chǎn)生干涉就得到了震蕩波譜。EXAFS的數(shù)據(jù)處理需要將能

量空間的震蕩轉(zhuǎn)換為波長(zhǎng)k空間的震蕩。而k空間的數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步通過(guò)

傅里葉變換得到R空間的數(shù)據(jù)。至此，我們可以獲得有關(guān)結(jié)構(gòu)信息的“直

觀”數(shù)據(jù)。

XANES

E

c

p

s

q

v

EXAFS

XAFS=XANES+EXAFS

圖3XAFS原始數(shù)據(jù)組成

（2）小波分析：EXAFS的擬合非常依賴(lài)對(duì)于樣品成分和結(jié)構(gòu)的了解,

在此情況下可以大概推測(cè)R空間中的峰對(duì)應(yīng)于某種配位元素，然后進(jìn)一步

對(duì)各參數(shù)進(jìn)行擬合。但是實(shí)際上，對(duì)于未知樣品我們很難確定其配位元素有

哪些，尤其是對(duì)于R空間中鍵長(zhǎng)比較接近的峰。因此，EXAFS的擬合很多

情況下都需要結(jié)合EXAFS小波分析，才能有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，得到更加

可信的結(jié)果。與傅里葉變換得到的R空間中的二維信息不同，小波分析可

以將R空間與k空間結(jié)合，得到的是三維信息（圖4）。

25

(20

w

L5

cvr

+

0

cc16.

5

O

圖4小波分析得到的三維結(jié)果

(3)價(jià)態(tài)分析/XANES近邊分析：對(duì)于許多XAFS數(shù)據(jù)，可能其擴(kuò)展

邊數(shù)據(jù)質(zhì)量較差，使得擬合的可信度有時(shí)候值得商榷。而XANES一般有足

夠高的信號(hào)質(zhì)量，并且具有許多指紋信息，可以給出更加豐富的信息。其中

最簡(jiǎn)單也最常見(jiàn)的要數(shù)價(jià)態(tài)分析。對(duì)于某未知樣品，只需將對(duì)應(yīng)吸收邊的位

置代入由標(biāo)準(zhǔn)樣得到的相關(guān)關(guān)系中便可以得知未知樣品中對(duì)應(yīng)元素的平均

價(jià)態(tài)。除吸收邊位置外，還可以通過(guò)吸收邊高度或者對(duì)應(yīng)區(qū)間的面積進(jìn)行歸

一化處理。一般而言，K邊吸收對(duì)于吸收邊未知更為敏感，而邊吸收譜則對(duì)

白邊高度或者吸收面積相關(guān)性更高。如圖5可以看到，不同的樣品存在明顯

不同的XANES圖譜，表明其存在價(jià)態(tài)差異。

3.5-

3.0

(

n

.

E

)2.5-

2

P

P2.0-

P

E

B1.5-

E

J

O

N1.0

0.5-

0-.

10,20010,24010,280

Energy(eV)

圖5不同樣品的XANES圖譜

(4)組分分析：顧名思義就是分析混合樣品中各組分的占比，也是基

于XANES的分析方法，常見(jiàn)于原位XAFS實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，當(dāng)然也適用于其

他混合樣品的組分分析。前述的價(jià)態(tài)分析常常得到非整數(shù)價(jià)態(tài)，有時(shí)候可以

認(rèn)為是由結(jié)構(gòu)相近的但是價(jià)態(tài)不同的兩種組分混合構(gòu)成的，在此基礎(chǔ)上可

以經(jīng)組分分析確定不同組分的占比。組分分析的前提是對(duì)于含有的物質(zhì)種

類(lèi)有相對(duì)清楚的認(rèn)識(shí)。

常見(jiàn)問(wèn)題

QI、XAFS能獲得什么信息？

X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)(X-rayabsorptionfinestructure,XAFS)也叫做X射線吸收譜(X-ray

absorptionspectroscopy,XAS),是一種基于同步輻射光源的，研究材料局域原子、電子

結(jié)構(gòu)的一種有力的工具。能獲得高精度的配位原子的種類(lèi)、配位數(shù)以及原子間距等結(jié)構(gòu)參

數(shù)。

通過(guò)XANES部分圖譜，提供原子價(jià)態(tài)、初步結(jié)構(gòu)的定性分析、電子結(jié)構(gòu)；EXAFS擬合，

提供配位原子種類(lèi)、配位數(shù)和鍵長(zhǎng)信息，以及簡(jiǎn)單的、從物理角度對(duì)譜的分析。

Q2、XAFS,XANES,EXAFS有什么聯(lián)系和區(qū)別嗎?

XAFS(X-rayabsorptionfinestructure)即為X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)也叫做X射線吸收譜(X-

rayabsorptionspectroscopy,XAS)。而XANES(X-rayAbsorptionNear-Edge

Structure,XANES)叫做X射線吸收近邊結(jié)構(gòu)，指的是吸收邊前10eV到邊后30-50eV

的區(qū)域；而擴(kuò)展邊X射線吸收結(jié)構(gòu)(ExtendedX-rayAbsorptionFineStructure,

EXAFS)則包含從邊后50eV開(kāi)始至!jlOOOeV范圍的區(qū)域。

XANESEXAFS

Cu-K

-

_

_=u

7

q

v

9(X)0920094009600

Energj(eV)

XAFS=XANES+EXAFS

Q3、為什么給出的R空間譜圖和table中的鍵長(zhǎng)不一樣？

R空間中峰的位置并非真實(shí)鍵長(zhǎng)，一般比真實(shí)值短0.3~0.4人，真實(shí)值可以通過(guò)下面的殼層

擬合獲得，記錄在table中

Q4、殼層擬合中有什么需要特別注意的嗎？

1,一個(gè)峰可能是多種配位原子疊加而成，把每個(gè)峰都對(duì)應(yīng)單一配位是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?

2、峰的位置不具有特征性，不同樣品中同一位置的峰并不一定代表同樣的配位;

3、并非所有的峰都有意義，特別是一些弱峰，可能是伴隨強(qiáng)峰出現(xiàn)的，也可能是由于噪聲

信號(hào)引起的；

4、峰的高度(面積)與配位數(shù)正相關(guān)，可以用于粗略的比較配位數(shù)的變化，但是同時(shí)也受

無(wú)序度等因素的影響；

5、EXAFS擬合給出的是整個(gè)體系的平均結(jié)果，如體系中20%是六配位，80%是四配位，

那么理論上給出的結(jié)果為(6*20%+4*80%=)4.4配位；

6、EXAFS給出的是二維信息，并不能以此判斷立體結(jié)構(gòu)，如配位數(shù)是4,并不能確定是

平面四邊形還是四面體構(gòu)型。

3案例解讀

XAFS在材料、能源、環(huán)境等各個(gè)方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的角色，越來(lái)越成

為研究結(jié)構(gòu)、解釋機(jī)理的必備表征手段。然而XAFS測(cè)試的門(mén)檻相對(duì)較高，一方

面是由于國(guó)內(nèi)機(jī)時(shí)供不應(yīng)求，如上海光源BL14W1線站的機(jī)時(shí)申請(qǐng)獲批率僅有

15%；另一方面，數(shù)據(jù)解析所涉及的物理知識(shí)相對(duì)深?yuàn)W，需要有一定基礎(chǔ)的專(zhuān)業(yè)

人員才能解析出更具有可信度的結(jié)果。

好消息！測(cè)試狗團(tuán)隊(duì)與臺(tái)灣NSSRC、美國(guó)APS、SSRL等先進(jìn)光源建立了穩(wěn)

定的合作模式，擁有穩(wěn)定的商業(yè)機(jī)時(shí)用于樣品的測(cè)試，同時(shí)具有專(zhuān)業(yè)的數(shù)據(jù)解析

團(tuán)隊(duì)，可以提供可靠的XANES定性分析、EXAFS定量計(jì)算、小波變換分析、線

性組分?jǐn)M合等數(shù)據(jù)分析。同時(shí)測(cè)試狗團(tuán)隊(duì)還可以提供專(zhuān)業(yè)的球差電鏡、DFT/MD

計(jì)算等服務(wù)，真正做到“一站式”服務(wù)，為您的科研提供助力。

從以上總結(jié)不難發(fā)現(xiàn),根據(jù)同步輻射XAFS結(jié)果可以有效分析得到物質(zhì)最基

本的配位元素、鍵長(zhǎng)、配位數(shù)等配位結(jié)構(gòu)信息、價(jià)態(tài)信息以及各組分的占比。下

面，筆者將結(jié)合實(shí)例進(jìn)行說(shuō)明同步輻射XAFS的實(shí)際應(yīng)用。

案例1單原子催化

Naturematerials：非強(qiáng)配位高活性單原子OER碳化物催化劑

ARTICLESnature.,

https:/7/10.1038/s41563-021-01006-2materials

為Checkforupdates

Oxygen-evolvingcatalyticatomsonmetal

carbides

ShuangLiBingbingChen3,YiWang4|S,Meng-YangYe1,PeterA.vanAken4,ChongCheng921sl

andArneThomas0恒

原文鏈接：/articles/s41563-021-01006-2

將具有催化活性的金屬化合物分散到原子水平來(lái)制備單原子催化劑，可最大

限度地提高原子利用率和活性位點(diǎn)間協(xié)同效應(yīng)。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，單原子催化劑

在各種催化反應(yīng)尤其是電催化還原反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的活性，然而在氧氣析出反

應(yīng)（OER）中的催化活性卻表現(xiàn)不佳。其原因可能在于目前大多數(shù)單原子結(jié)構(gòu)是

通過(guò)由氧、氮、硫等雜原子強(qiáng)配位負(fù)載在載體材料上實(shí)現(xiàn)的，而強(qiáng)配位環(huán)境極大

的影響了金屬單原子中心的電子環(huán)境，從而影響它們的析氧催化活性。然而開(kāi)發(fā)

非氧、氮、硫等雜原子強(qiáng)配位金屬單原子結(jié)構(gòu)及其載體材料極具挑戰(zhàn)性，但這也

是實(shí)現(xiàn)高效單原子OER催化劑的關(guān)鍵。

有鑒于此，四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院程沖研究員團(tuán)隊(duì)聯(lián)合柏林工

業(yè)大學(xué)ArneThomas教授、李爽博士和馬普固體研究所王毅研究員等⑵采

用金屬碳化物作為過(guò)渡金屬Fe、Ni原子載體，在單原子OER催化劑研究

中取得了突破性研究進(jìn)展，首次實(shí)現(xiàn)了非強(qiáng)配位OER金屬單原子催化中心

的構(gòu)建。

作者采用同步輻射XAFS詳細(xì)分析了制備的WC3-FeNi催化劑的結(jié)構(gòu)

（圖6）。XANES光譜顯示，與商業(yè)WC粉末相比，W的L3邊的白線強(qiáng)度（黑

色箭頭）降低，從而證明WCx-FeNi中W的價(jià)態(tài)較低，且W2c和WC混合物的

形成也證實(shí)了該結(jié)論。W的EXAFS光譜的傅立葉變換揭示了其與商業(yè)WC粉末

具有相似的WC結(jié)構(gòu)。然而，WCx-FeNi卻表現(xiàn)出較低的W-W和W-C配位數(shù)，

這表明WCx-FeNi上存在大量的表面缺陷和C原子空位。

止匕外，WCx-FeNi催化劑的EXAFS光譜的傅里葉紅外變換和小波變換圖像

顯示，當(dāng)催化劑以Ni-0/C或Fe-0/C鍵結(jié)合時(shí)，Ni和Fe部分以Ni2+和Fe2+"+存

在，當(dāng)催化劑以Ni-W或Fe-W鍵結(jié)合時(shí),則以Ni°和Fe°存在。

為了進(jìn)一步了解WCx-FeNi催化劑的顯著活性和穩(wěn)定性的原因，作者對(duì)OER

前后的樣品再一次進(jìn)行了同步輻射XAFS分析(圖7)。XANES光譜顯示W(wǎng)L3

邊的白線強(qiáng)度與原始WCx-FeNi相比略有增加，表明在OER期間WCx-FeNi存

在輕微的氧化。NiK邊顯示OER后Ni。完全氧化為Ni2+,FeK邊也顯示了Fe的

輕微氧化。

WCx-FeNi中EXAFS光譜的傅里葉紅外變換結(jié)果表明了OER后Fe-0-Ni鍵

的形成。Ni和FeK邊的EXAFS擬合參數(shù)表明，與原始樣品相比，Ni-W(3.19

A)和Fe-W(3.28A)的鍵距明顯減小。Fe和Ni原子的距離表明在OER期間

WCx-FeNi催化劑的結(jié)構(gòu)存在重構(gòu)，即形成了0橋接的FeNi部分。

總之，由于碳化鴇的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，原子分散的FeNi催化位點(diǎn)與表面的W和C

原子結(jié)合力較弱，具有高移動(dòng)能力，從而實(shí)現(xiàn)了非強(qiáng)配位金屬單原子OER催化

劑的構(gòu)建。

-wc,

---------WCM-Fe

---------WC?-Ni

---------WC-FeNi

dM(d

.n..

e.s

))e

A

u-------W-C2

sSs一

uUu

g0s

uW-OsurfaceoxidationCu

---

4240383634323028730725720715710705

Bindingenergy(eV)Bindingenergy(eV)

-------W-powder

WC

(

c-------WO.

n2n

..

E-----wo3?

)s

2--------WCzFeNie

E2p

Pp

pe

8