手機版
化工儀器網手機版
化工儀器網小程序
官方微信
公眾號：chem17
掃碼關注視頻號
X射線吸收譜（XAS）是一種基于同步輻射光源的先進分析技術，通過測量物質對X射線的吸收特性，揭示原子局域電子態(tài)及幾何結構信息。其核心原理可分解為物理過程與能量分區(qū)兩大維度：
物理過程：電子躍遷與散射干涉
當X射線能量達到原子內層電子（如K、L層）的電離能時，電子被激發(fā)為光電子，形成吸收邊的突躍。光電子以波函數(shù)形式向外傳播，若遇到近鄰原子會發(fā)生彈性散射（背散射），散射波與出射波在吸收原子處干涉，導致吸收系數(shù)隨能量周期性振蕩。這一過程可通過朗伯-比爾定律定量描述：吸收系數(shù)μ(E)與樣品厚度d、入射強度I?和透射強度I的關系為I=I0⋅e−μ(E)d。
能量分區(qū)：XANES與EXAFS的協(xié)同解析
X射線吸收近邊結構（XANES）
聚焦吸收邊10eV至邊后50eV的強振蕩區(qū)域，反映光電子與近鄰原子的多重散射效應。其譜圖特征（如邊前峰、肩峰）直接關聯(lián)吸收原子的電子態(tài)密度分布，例如通過吸收邊位置偏移可定量分析元素價態(tài)變化（如Fe²?與Fe³?的區(qū)分），邊前峰的存在則揭示未占據分子軌道信息。
擴展X射線吸收精細結構（EXAFS）
覆蓋吸收邊后50-1000eV的弱振蕩區(qū)域，源于光電子的單次散射效應。通過傅里葉變換將振蕩信號轉換為徑向分布函數(shù)，可精確獲取配位原子鍵長（精度達0.01Å）、配位數(shù)及無序度等信息。例如，在鋰離子電池材料研究中，EXAFS可揭示過渡金屬（如Ni、Co）在充放電過程中的配位環(huán)境演變。
實驗方法：多模式適配與原位表征
透射模式
適用于高濃度樣品（如粉末、薄膜），通過測量入射與透射X射線強度比計算吸收系數(shù)。需控制樣品厚度以避免自吸收效應，常用于晶體、非晶態(tài)及液態(tài)樣品的靜態(tài)分析。
熒光模式
利用目標原子受激后發(fā)射的熒光信號強度反推吸收量，適用于低濃度或單原子體系（如催化劑表面活性位點）。例如，在燃料電池Pt催化劑研究中，熒光模式可精準定位表面Pt原子的配位狀態(tài)。
原位/operando技術
結合高壓、高低溫或電化學環(huán)境，實時追蹤材料在反應過程中的結構動態(tài)。例如，在電催化CO?還原研究中，原位XAS可揭示催化劑活性位點的價態(tài)變化與配位重構機制。
技術優(yōu)勢與典型應用
XAS對樣品形態(tài)無嚴格要求（粉末、液體、氣體均可），且不破壞樣品，在材料科學、能源存儲、環(huán)境監(jiān)測等領域應用廣泛。例如，在稀土摻雜半導體材料研究中，XAS可同時解析局域結構畸變與電子態(tài)分布；在生物醫(yī)學領域，XAS可表征金屬蛋白（如血紅素）中金屬離子的配位環(huán)境，為藥物設計提供結構依據。
通過XANES與EXAFS的協(xié)同解析，結合透射、熒光及原位實驗模式，XAS已成為揭示材料原子尺度結構-性能關系的關鍵工具，推動著從基礎研究到工業(yè)應用的跨越式發(fā)展。
免責聲明
- 凡本網注明“來源：化工儀器網”的所有作品，均為浙江興旺寶明通網絡有限公司-化工儀器網合法擁有版權或有權使用的作品，未經本網授權不得轉載、摘編或利用其它方式使用上述作品。已經本網授權使用作品的，應在授權范圍內使用，并注明“來源：化工儀器網”。違反上述聲明者，本網將追究其相關法律責任。
- 本網轉載并注明自其他來源（非化工儀器網）的作品，目的在于傳遞更多信息，并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責，不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任。其他媒體、網站或個人從本網轉載時，必須保留本網注明的作品第一來源，并自負版權等法律責任。
- 如涉及作品內容、版權等問題，請在作品發(fā)表之日起一周內與本網聯(lián)系，否則視為放棄相關權利。
采購中心