上海光源线站工程新建线站用户取得重要成果

上海光源硬X射线通用谱学线站（BL11B）是上海光源线站工程中建成的首条线站，于2019年12月5日通过中科院组织的工艺测试，随后投入试运行。该线站是以X射线吸收精细结构（XAFS）和快速时间分辨吸收谱学（QXAFS）为主要研究方法的通用XAFS线站，面向能源、材料、环境等领域的前沿科学研究需求。 

近期，中国科学院过程工程研究所王丹研究员团队与BL11B线站人员合作，利用BL11B的XAFS方法在钙钛矿型中空多壳层结构电催化剂研究中取得重要进展。电催化析氧（OER）催化剂在电解水和燃料电池中具有重要作用，但是由于其复杂的四电子过程以及缓慢的动力学而限制了其反应速率。为了加快其反应速率，进而提高其催化性能，需要对催化剂进行合理的自下而上的设计。研究人员在原子水平上对催化剂纳米粒子进行缺陷工程设计可以有效调节电子传输行为，这为增强催化性能提供了机会。该研究成果发表于德国应用化学Angewandte Chemie International Edition（2020年6月24日online，DOI:10.1002/anie.202007077）。 

图1. 3S-LCN-0.5 HoMSs: a.TEM图像, b. TEM-Mapping图像, c. XRD图谱. 

研究人员通过次序模板法（STA）制备出了B位可调的钙钛矿型LaCo1-xNixO3-δ中空多壳层结构催化剂（简称LCN-x HoMSs，x=0.1~0.9，图1）。在这一过程中，上海光源硬X射线通用谱学线站BL11B在表征材料的价态等方面起到了极为重要的作用。通过Ni的K边X射线近边吸收谱（XANES）的测试证实了样品中Ni的价态主要以+3价为主，同时存在少量的+2价（图2）。同时，研究发现随着Ni掺杂量的增加，表面氧空位的含量和晶格扭曲会导致晶体场分裂能（10Dq）的降低，使Co3+从低自旋态（LS）向高自旋态（HS）转变（图3）。