CeO₂-Nb₂O₅復(fù)合氧化物，作為種復(fù)合稀土氧化物陶瓷材料，常被應(yīng)用于固體氧化物燃料電池、氧氣傳感器及異相催化等眾多域。之前不少的研究數(shù)據(jù)表明在高溫固相法合成該復(fù)合稀土氧化物時(shí)，會(huì)部分形成Ce₃NbO_7+δ化合物。然而在大氣氛圍下的高溫固相法合成這種帶有部分還原的Ce氧化物是不太合理的。為了更加精確合理的驗(yàn)證CeO₂-Nb₂O₅復(fù)合氧化物在高溫固相法合成條件下得到的產(chǎn)物信息，研究人員綜合用了粉末X射線衍射（XRD）和實(shí)驗(yàn)室的X射線吸收譜（XAFS）等數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，并證實(shí)了之前研究中的些錯(cuò)誤觀點(diǎn)，證明了Ce₃NbO_7+δ化合物并不存在。相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Rare Earths, 2021, 39: 596-599.

圖1. (a) 合成樣品，CeO₂及CeNbO₄的XRD譜圖及精修結(jié)果；(b) 樣品，CeO₂及CeNbO₄的XANES Ce L₃ edge譜及線性組合擬合譜

研究人員將化學(xué)計(jì)量比的CeO₂和Nb₂O₅作為原料，用基于大氣氛圍的高溫固相法進(jìn)行合成，得到產(chǎn)物。如圖1所示，圖a為產(chǎn)物及兩種標(biāo)準(zhǔn)樣的XRD圖譜。圖中數(shù)據(jù)和前人研究數(shù)據(jù)相吻合。經(jīng)過XRD精修后，得到該產(chǎn)物主要含有54.8% wt%的CeO₂和45.2 wt%的CeNbO₄，對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量比為2.09:1。隨后，該研究人員借助實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式XAFS譜儀測試了實(shí)驗(yàn)樣品，CeO₂、CePO₄和Ce₃NbO_7+δ三種樣品的Ce L₃邊XANES圖譜，如圖1b所示。CePO₄的Ce L₃ XANES展現(xiàn)了很強(qiáng)的白線峰性，其吸收邊位置在5725.8 eV。與之不同的是，CeO₂主要包含三個(gè)低強(qiáng)度的峰，且吸收邊位置在5726.7 eV。而合成產(chǎn)物的吸收邊位置在5725.8 eV，介于Ce⁴⁺和Ce³⁺，說明樣品中同時(shí)存在三價(jià)和四價(jià)的Ce離子。在通過線性擬合分析，以CeO₂和CePO₄的XANES譜圖為基準(zhǔn)，對(duì)樣品的XANES譜圖進(jìn)行擬合，終得到非常理想的擬合結(jié)果?？梢钥闯?，根據(jù)線性擬合的結(jié)果，可以很好的重現(xiàn)樣品的數(shù)據(jù)：0.65 CeO₂和0.35的CePO₄。這與之前XRD精修結(jié)果得到的四價(jià)和三價(jià)的Ce離子比例2:1較為吻合。綜合精修XRD和XANES譜圖，可以判定該樣品的主要組成成分為CeO₂和CeNbO₄，而不會(huì)生成新的物質(zhì)，諸如Ce₃NbO_7+δ等化合物。

文章中，研究人員使用了美國easyXAFS公司的桌面式X射線吸收譜easyXAFS100+實(shí)現(xiàn)了對(duì)該樣品的Ce L₃ edge的XANES測試，同時(shí)結(jié)合Athena軟件里面的線性組合擬合這功能，實(shí)現(xiàn)了樣品中主要成分的鑒定，得到了Ce⁴⁺和Ce³⁺的相對(duì)含量。該項(xiàng)研究為該域中分析多組分的固體氧化物鑒定提供了重要的借鑒和指導(dǎo)意義。

圖2. easyXAFS公司的臺(tái)式XAFS/XES譜儀

實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式XAFS譜儀勢(shì)：

1. 臺(tái)式設(shè)計(jì)，可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)隨時(shí)滿足日常樣品分析；

2. LabVIEW軟件腳本控制，附帶7位自動(dòng)樣品輪, 可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品或樣品參數(shù)條件下的測試；

3. 可集成輔助設(shè)備，控制樣品條件，適用于對(duì)空氣敏感的樣品的檢測或些原位測試，如原位的鋰電池或電催化實(shí)驗(yàn)測試，監(jiān)測電/催化材料的結(jié)構(gòu)變化；

4. 臺(tái)式XAFS/XES譜儀具有XAFS和XES兩種工作模式，可快速切換，滿足不同科研試驗(yàn)需求;

5. 臺(tái)式XAFS/XES譜儀測得的譜圖效果可以媲美同步輻射數(shù)據(jù)，如圖3所示，其測得的Ni元素的EXAFS，Ce和U元素的L3-edge的XANES譜圖數(shù)據(jù)與同步輻射光源譜圖效果*致；

圖3. （a, b）臺(tái)式XAFS/XES譜儀與同步輻射光源測得的Ni EXAFS及傅里葉變換后R空間對(duì)比譜圖, （c、d）Ce和U L₃-edge XANES譜圖數(shù)據(jù)對(duì)比圖

6. 多種型號(hào)和配置可選，滿足不同科研要求；

7. 操作便捷，維護(hù)成本低，安全可靠.

參考文獻(xiàn)：

[1] S. K. Sun, L. M. Mottram, N. C. Hyatt. On the existence of the compound “Ce₃NbO_7+δ” prepared under air[J]. Journal of Rare Earths, 2021, 39: 596-599.

相關(guān)產(chǎn)品：

1、臺(tái)式X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜儀-XAFS/XES