近边X射线吸收精细结构光谱法研究土壤腐殖质组分含碳官能团组成及磷酸根影响

应用同步辐射近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)光谱技术研究了土壤腐殖质各组分(富里酸、胡敏酸及胡敏素等)的含碳官能团组成信息,并通过分析PO43-存在条件下胡敏酸、胡敏素的官能团组成变化特征,探讨了PO43-与土壤腐殖质之间的微观作用机制。结果表明,土壤腐殖质不同组分的官能团分布具有类似的光谱特征,但组成比例存在明显差异。随着腐殖质组分的酸不溶性增加,胡敏酸、胡敏素疏水性脂肪基官能团比例显著高于富里酸,芳构化程度也明显增加,而亲水性羧基官能团比例趋于降低;PO43-通过静电作用、取代反应可以选择性释放胡敏酸中部分小分子羧基官能团,从而改变胡敏酸官能团的组成特征。此研究结果对于应用NEXAFS研究有机碳官能团形态、结构及理解PO43-在土壤微界面上的反应机制具有重要意义。

整体多毛细管X光透镜在扩展X射线吸收精细结构分析技术中的应用(英文)

为了将整体多毛细管X光透镜应用到扩展X射线吸收精细结构分析技术中,对整体多毛细管X光透镜的功率密度增益、光斑稳定性、高能滤波性质等进行了系统表征。通过实验可知,利用基于整体多毛细管X光透镜的扩展X射线吸收精细结构分析设备可对样品进行微区分析,其空间分辨为25μm左右;利用整体多毛细管X光透镜会聚激光等离子体发出的X射线进行超快时间分辨扩展X射线吸收精细结构分析时,透镜的功率密度增益约为3000。实验结果证明,整体多毛细管X光透镜可以改善扩展X射线吸收精细结构分析设备的性能。

神光Ⅲ原型上扩展X射线吸收精细结构谱实验研究

介绍了在大型激光装置上进行扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)谱压缩物态参数测量的基本原理,以及为获得高质量EXAFS谱在神光Ⅲ原型装置上进行的实验研究。实验采用玻璃靶球、CH靶丸和金球作为EXAFS谱测量的背光源,通过多发次叠加、光子数累积的方法获得了信噪比良好的金属Ti在常温常压下的EXAFS谱,数据处理结果表明,实验测得的金属Ti EXAFS谱拟合结果与同步辐射实验拟合结果相吻合,表明实验设计的正确性与可靠性。对实验结果的分析表明,影响EXAFS谱质量的因素主要是光子计数、测量系统谱分辨率、噪声以及实验器件上的瑕疵。

用延展X射线精细结构吸收光谱研究Zn(Ⅱ)-TiO_2体系的颗粒物浓度效应和吸附可逆性

用延展X射线精细结构吸收光谱(EXAFS)研究了不同颗粒物浓度(Cp)下重金属Zn(Ⅱ)在锐钛型TiO2上吸附产物的微观构型,考察了Cp、吸附微观构型与可逆性的关系。宏观的吸附-解吸等温线结果表明,Zn(Ⅱ)-TiO2体系的吸附等温线随Cp的增加而显著降低,有明显的Cp效应;且吸附可逆性随Cp的增加逐渐减小。EXAFS结果表明,Zn(Ⅱ)主要是通过共用水合Zn(Ⅱ)离子及TiO2表面上的O原子结合到TiO2表面上,其平均Zn-O原子间距为(1.98±0.01)。同时,第二配位层(Zn-Ti层)的EXAFS图谱分析结果表明存在两个典型的Zn-Ti原子间距,即R1=(3.26±0.01)(边-边结合的强吸附)和R2=(3.70±0.01)(角-角结合的弱吸附)。吸附密度相近、平衡浓度不同的三个吸附样品,随Cp的增加,强吸附位(N1)基本不变而弱吸附位(N2)减少,两者比值(N1/N2)由0.629增加至0.690。该比值的变化从微观角度解释了宏观吸附-解吸实验中Cp增加,可逆性减小的实验现象。同时,EXAFS实验结果也从微观上证明了亚稳平衡态吸附理论(MEA理论)的吸附密度(Γ)不是状态函数的基本假设。

一维势阱与扩展X射线吸收精细结构

介绍了一维势阱的一个应用实例.

X射线吸收精细结构谱在材料科学中的应用

简单介绍了X射线吸收精细结构谱的物理基础,数据处理方法,讨论了X射线吸收精细结构谱在元素组成,价态和结构环境方面的分析结果。结果显示,在钠钙硅酸盐平板玻璃中,二价铁离子和三价铁离子同时存在。在Ag-Na离子交换后,二价铁离子被银离子氧化成三价铁离子。当Ti2O3和锐钛矿被分别掺入硼硅酸盐玻璃后,钛离子主要以四价存在,Ti4+离子占据五重配位点。在玻璃中同时掺入锐钛矿和还原剂C,诱导三价钛离子生成,三价钛离子占据八面体配位点,使得Ti K边预边峰高度降低。包裹在钠钙硅酸盐玻璃中的银纳米颗粒界面存在张应力,使得银晶格膨胀,银原子存在两种结构环境:Ag-O配位和Ag-Ag配位。孤立银原子的存在,使得最近邻Ag-Ag配位数显著降低。

第9届X射线吸收精细结构会议述评

1 会议概况由欧洲同步辐射装置ESRF主办的第9届X射线吸收精细结构(XAFS)国际会议于1996年8月25日至30日在法国Grenoble市世界贸易中心暨会议中心举行。与会代表近600人,在会上发表论文约700篇,其中大会特邀报告13篇。会议还举办了同步辐射用仪器设备展览,一些有名的公司如EURISYS MESURES,KOHZU JOBIN YVON等,展出了单色器、阀门和测角器等各种设备的样品与样本。从会议内容来看,值得注意的有以下几点。 (1)共振X射线发射光谱与非弹性X射线散射。

用EXAFS研究pH对水溶液中Zn(Ⅱ)微观结构的影响

用扩展X射线吸收精细结构光谱(EXAFS)研究了溶液中重金属Zn(Ⅱ)在不同pH条件下的微观结构。在酸性条件下(pH<7.0),锌离子以六配位八面体结构的水合离子存在,Zn-O原子平均间距为2.08A。随着pH升高,Zn(Ⅱ)的微观构型从六配位的八面体结构转变为四配位的四面体结构,Zn-O原子间距为1.96A。EXAFS结果从分子水平表明,Zn(Ⅱ)在不同pH下其存在形式和微观结构不一样。这些微观结构信息对研究不同pH环境下Zn在颗粒物—水界面和溶液中的反应有重要意义。

非晶态镍硼酸盐结构的EXAFS研究(英文)

由摩尔比分别为1:2和1:8的NiCl2·6H2O和Na2B4O7·10H2O作为反应物,合成两种非晶态镍硼酸盐,同时通过水热法合成β-Ni(OH)2.化学分析和热重-微商热重法(TG-DTG)分析结果确定两种非晶态镍硼酸盐的分子组成分别为NiO·0.8B2O3·4.5H2O和NiO·B2O3·3H2O.激光拉曼(Raman)实验结果表明镍硼酸盐样品中主要存在的硼氧阴离子为B3O3(OH)52-和B2O(OH)62-.同步辐射扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)方法对样品进行结构解析,通过数据拟合给出样品中Ni原子周围近邻配位原子种类、配位数以及原子间距离.用不同晶体结构作为标准对两种非晶态镍硼酸盐进行拟合的结果表明,样品中Ni原子周围局域结构与Ni3B2O6晶体(ICSD No.31387)中的吻合较好.Ni原子周围配位原子为O、B和Ni,对于NiO·0.8B2O3·4.5H2O,配位数分别为5.7、3.8和3.8,配位距离分别为0.208、0.263和0.311 nm;对于NiO·B2O3·3H2O,配位数分别为6.0、4.0和4.0,配位距离分别为0.207、0.262和0.310 nm.

SR-XRD和EXAFS研究Mn掺杂ZnO薄膜的微观结构

用射频磁控溅射技术在蓝宝石衬底上制备了一组不同衬底温度的Mn掺杂ZnO薄膜。质子激发X射线荧光(PIXE)测量表明,薄膜中仅有含量为5 at.%的Mn,未见其它磁性杂质元素(如Fe、Co、Ni等)。同步辐射X射线衍射(SR-XRD)表明,这些Mn掺杂ZnO薄膜具有纤锌矿ZnO结构。SR-XRD和扩展X射线吸收精细结构谱(EXAFS)分析显示,薄膜中未发现Mn团簇或MnO、MnO2、Mn2O3、Mn3O4等二次相,Mn原子是通过替代Zn原子而进入了ZnO晶格。

同步辐射X射线吸收光谱在环境矿物学中的应用

本文介绍了同步辐射X射线吸收光谱(XAS)在环境矿物学中的应用与进展,尤其是在矿物载体催化剂的环境催化活性研究、固-液界面的微观机制研究、毒性痕量元素在矿物中赋存状态的研究、核废料的矿物处置研究等方面的发展现状。最后指出,XAS对推动环境矿物学的发展、优化环境矿物材料和原料的工艺流程具有独特的优势,在我国还有待进一步加强其发展和应用。

荧光EXAFS研究镶嵌在SiO_2中的Ge纳米晶的局域结构

用荧光扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)研究了磁控溅射法制备的镶嵌在SiO_2中的Ge纳米晶的局域结构。结果表明,在Ge的摩尔分数为25%和60%的初始样品中,Ge原子主要是以非晶GeO_2和Ge物相存在,其中在Ge的摩尔分数为25%的样品中,以GeO_2物相为主。经1073K退火后,样品中生成了Ge纳米晶。在Ge的摩尔分数为25%的样品中,Ge纳米晶只是来源于初始样品中的非晶Ge,而在Ge的摩尔分数为60%的样品中Ge纳米晶除了来源于初始样品中的非晶Ge外还来自于部分GeO_2。进一步分析表明在Ge的摩尔分数为60%的样品中,有摩尔分数为20%的GeO_2与来自衬底的Si发生还原反应生成Ge纳米晶。

X射线吸收光谱及发展

X射线吸收精细结构光谱是一种比较复杂的光谱,因其发生机理在不同能量段是不同的,故不同段有不同的用处,经历了一个数十年的发展过程。本文按其发展逐步深入地介绍了其各能量段的产生机理及由此可得的结构参数,择要介绍了它在一些领域的应用及在技术和应用等各方面的发展近况,还简要总结了它在我国的发展历程。

同步辐射EXAFS研究FeCl3溶液中Fe离子的区域结构

EXAFS研究FeCl3溶液中Fe^3+的区域环境结构随溶液浓度的变化，Fe^3+的径向结构函数表明，随着FeCl3溶液的浓度降低，第一配位峰的距离逐渐缩短。当溶液浓度从3.0mol/L降到0.2mol/L时，配位距离减小0.014nm，但振幅峰强度以0.8mol/L浓度为最小，其强度比浓的或稀的FeCl3浓度的低约30％。结构参数拟合结果表明，0.2mol/L FeCl3稀溶液中Fe^3+的近邻配位为6个H2O的O原子形成八面体配位；3.0mol/L FeCl3溶液中Fe^3+的近邻配位为2个Cl^-和4个H2O中的O原子。0.8mol/L FeCl3溶液中Fe^3+的近邻配位有1个Cl^-和5个O原子。其结构无序相对较大，是Cl^-与O组成的扭曲八面体配位。

X射线吸收谱研究碳纳米管内Rh-Mn纳米粒子结构的变化

利用X射线吸收谱技术研究了负载于多壁碳纳米管内的Rh-Mn纳米粒子在不同气氛和温度下的结构.结果表明,Rh-Mn粒子在空气中是由氧化铑团簇和混合锰氧化物组成.经过氢气在300°C下还原后,混合锰氧化物种转化成MnO.而氧化铑团簇在He气氛下当温度达到250°C时就会发生分解而形成金属铑团簇.对形成的铑团簇用H2或CO进行热处理,发现其分散性随温度升高而提高;同时,X射线吸收谱实验没有观察到Mn和Rh之间存在显著的相互作用,助剂Mn的主要作用是提高了Rh的分散性.

EXAFS研究Ni-B和Ni-Ce-B超细非晶态合金的退火晶化

采用同步辐射 EXAFS技术定量地研究化学还原法制备的 Ni-B和 Ni-Ce-B超细非晶态合金中 Ni原子的局域环境结构随退火温度升高而产生的变化 .结果表明 ,对于 Ni-B和 Ni-Ce-B超细非晶态合金初始样品 :Ni-Ni最邻近配位壳层的平均键长 RNi— Ni、配位数 N、热无序σT、结构无序σS分别为 0 .2 75nm,1 1 .9,0 .0 0 69nm,0 .0 3 4 nm;0 .2 76nm,1 2 .4 ,0 .0 0 67nm,0 .0 3 5nm.Ni-B最邻近配位壳层的 RNi— B,N,σT,σS分别为 0 .2 1 5nm,2 .7,0 .0 0 55nm,0 .0 0 3 8nm;0 .2 1 4 nm,2 .9,0 .0 0 58nm,0 .0 0 4 2 nm.Ni— Ni配位的σS很大 ,是其 σT的 4～ 5倍 ,比 Ni-B配位的 σS大近一个数量级 .在 3 0 0℃退火后 ,Ni-B样品开始发生晶化生成晶态 Ni3 B,其 RNi— Ni和σS分别为 0 .2 54nm和 0 .0 1 1 nm,σS降低近 2倍 ;而 0 .3 %原子比的 Ce掺入后使 Ni-Ce-B超细非晶态合金的晶化温度升高 1 0 0℃左右 .在 50 0℃退火后 ,Ni-B样品的结构参数与 Ni箔的相近 ,但 Ni-Ce-B样品的 Ni-Ni配位的 σS仍为 0 .0 0 73 nm,Ni-B配位的 N为 1 .2 ,表明稀土元素 Ce(以Ce O2 存在 )显著增强了 Ni与 B的相互作用 ,且同时使退火晶化生成的

超富集植物蜈蚣草中砷化学形态的EXAFS研究

采用同步辐射扩展X射线吸收精细结构(SR EXAFS)技术研究了超富集植物蜈蚣草(Pteris vittata L.)中AS的化学形态及其在转运过程中的变化。结果表明，蜈蚣草中的As主要以As(Ⅲ)与O配位的形态存在。As(V)被植物吸收后，很快转化为As(Ⅲ)，其转化过程主要发生在根部。As(Ⅲ)向地上部转运的过程中价态基本不变。在植物的根部和部分叶柄中存在少量与As—GSH相似的As—S结合方式，但是在As含量最高的羽叶中基本上未发现这种结合方式。与需要提取和分离过程的化学方法相比，采用EXAFS方法研究植物中的砷形态不需经过预分离或化学预处理就可以直接测定植物样品中元素的化学形态，因此可以避免样品预处理过程对As形态的干扰，并获得可靠的砷化学形态方面的信息。

EXAFS研究硫酸硫脲反萃季铵氰化金的机理

季铵盐可以直接从氰化浸出液中萃取金 ,但反萃困难。酸性硫脲通空气反萃体系是目前从季铵盐中反萃氰化金最有效的体系 ,但对其机理的研究很少。文章采用扩展X射线吸收精细结构 (EXAFS)等方法研究了硫酸硫脲从负载氰化金季铵盐中反萃金的机理。研究结果表明 ,在反萃过程中 ,硫酸、硫脲和硫脲金都能以中性分子进入有机相 ,中性缔合在季铵盐反萃过程中不可忽视。反萃机理如下 :(1)硫酸和硫脲首先进入有机相被萃取 ;(2 )在有机相中 ,硫脲争夺金的氰根配位 ,使氰化金变成硫脲金 ,同时游离出来的氰根与硫酸中的氢离子作用变成氢氰酸 ,在鼓空气搅拌条件下氢氰酸被空气迅速带走排除 ;(3)硫脲金配合物在有机相和水相中分配 ,大部分硫脲金进入水相 ,从而达到反萃的目的。

X射线光谱在生命起源和全球气候变化等若干重大科学问题中的研究进展

生命起源、全球气候变化等是关系到人类未来命运的重大科学问题,X射线光谱(XRS)可原位测定物质组成与元素形态,在解决重大科学问题、揭示自然规律中发挥了重要作用:(1)在生命起源探索中,通过RNA结构和海洋热液自养体系元素形态分析,揭示了RNA形成机制和生物地球化学规律;(2)在地球早期生命研究中,通过沉积纹层、细胞组构测定,发现了远古生物保存机制与证据;(3)在全球碳循环研究中,通过物相与元素形态分析,揭示了铁源生物有效性与碳汇机制。利用XRS从微纳米尺度原位测定元素三维空间分布与形态,实现活体分析蛋白质信息传递与生物响应过程,探索元素与有机质构效关系,揭示生命起源与生物代谢机制及全球气候变化规律,是XRS未来发展中的重要领域;作为冶金、材料、地质、文物、工矿、生态、环境、医学与生命科学等领域中的重要分析手段,XRS所特有的无损、原位与活体分析特性,已呈现了巨大应用价值,在未来探索重大科学问题、解决关键技术难点的研究中,X射线光谱分析技术必将发挥更大作用。

BZN基焦绿石陶瓷的介电性能与精细结构研究

采用固相反应法合成了具有焦绿石立方相的(Bi1.5Zn0.5)(Nb0.5M1.5)O7(M=Ti、Sn、Zr、Ce)化合物,利用扩展X射线吸收精细结构(EXAFS)探索焦绿石化合物的精细结构信息。结果表明,四种组成样品的εr=61～210、tanδ=0.002 0～0.020 6,其介电性能的差异,一个关键因素是B位取代离子造成了A位Zn离子局域精细结构的变化,进而导致材料内部极化程度的巨大改变。