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Advanced Functional Materials:看TableXAFS助力光电化学水分解研究

更新时间:2024-04-02点击次数:375

在涉及太阳能相关的能量转换技术中,光催化(Photo Catalysis, PC)被普遍认为是发展的最为成熟的技术之一,因而在化学、环境、能源等众多领域均有着广泛的研究。然而,光生电子-空穴的对易复合导致的效率低下仍是目前限制光催化技术可持续发展的关键因素。

为此,新近发展起来了光电化学(Photoelectrochemical, PEC)技术,可基于光电互补策略在大幅提高太阳能-氢能转换效率的同时减少能源的使用,因而具有大规模应用前景。半导体材料是PEC分解水的核心,随着近几十年PEC理论知识与实验方法的发展,对于光阳极材料的研究与表征尺度也达到了分子-原子水平,更为精细与深入的探究进一步加速了PEC水解的商业化进程。

X射线吸收精细结构(XAFS)技术作为表征材料中心吸收原子周围电子结构与配位环境的有力手段近年来得到了研究者们的普遍关注,然而基于同步辐射光源的XAFS实验受限于机时紧张,往往不能满足研究者们的需求。为此创谱仪器基于数十年来在包括同步辐射光源在内的众多大科学装置领域深耕所积累的经验,自主设计开发了TableXAFS桌面式吸收谱/发射谱仪。可在实验室开展多种样品的XAFS/XES测试,实现对同步辐射光源进行的相关实验与研究的有效补充。

下面就随着小编一起看TableXAFS谱仪助力光电化学水分解的研究吧。

调节体电荷载流子转移和表面催化反应动力学被认为是光电化学(PEC)水分解的一大挑战。为此,安徽大学李士阔教授课题组通过缺陷锚定的方法制备了RZIS-CoNiP纳米片阵列,铺设的[S-Ni-P]界面键就像一座“桥梁"一样,显著促进电荷迁移,进而获得的优异的PEC性能。在本工作中,研究者使用创谱仪器在安徽大学交付的TableXAFS-500谱仪对催化剂的价态及配位环境进行了表征。


如图1a所示,表明RZIS-CoNiP中Ni的价态介于0价与2价之间,图1b所示的傅立叶变换EXAFS谱图进一步证实了样品中存在Ni-P(S)配位环境以及界面键的形成。这一结果可以在图1c,d小波变化很好的观察到。最后,如图1e,f所示,拟合数据也确认了Ni-S壳层的存在。该研究成果以 “Defect Anchoring [S-Ni-P] Interfacial Channel Regulating Charge Migration for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting" 为题发表在《Advanced Functional Materials》上。

图1 含In空位的RZIS-NiCoP与不含In空位的PZIS-NiCoP样品的XAFS表征结果 (a) XANES谱图 (b) FT-EXAFS谱图 (c,d) 样品的小波变换谱图 (d,e) 样品EXAFS拟合结果