用X射线吸收近边结构谱研究大气颗粒物中元素的种态

大气颗粒物中元素的种态研究,对评价其毒性和污染来源等有很重要的意义。本工作采集了不同地点和不同粒径的大气颗粒物样品,测定了样品中铬、锰、铜和锌的X射线吸收近边结构(XANES)谱,利用该谱分析了这些元素在颗粒物中的种态。结果显示,所采集的样品中铬主要以三价形式存在,锰主要以二价形式存在,铜也以二价形式存在,而锌主要以硫酸盐存在。用质子激发X射线荧光(PIXE)法测定了这些元素在样品中的浓度,观察到不同采样点和不同粒径的颗粒物中金属含量的差别,但未看到种态的这种变化。

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。

长期石油污染土壤中胡敏酸的结构表征:热分析和软X射线近边吸收谱

对一口开采约20年的废弃油井,在距离井口0.5、1.5、3.5、5.5和7.5 m处进行采样,采用差热-热重分析(DTA-TGA)和同步辐射软X射线近边吸收谱(C-1s NEXAFS)方法,研究了长期不同程度石油污染土壤中胡敏酸(HA)的结构特征。结果表明:随着与油井口距离的减小,HA的中温和高温放热峰的反应热及热失重增加,高温放热峰/中温放热峰比值增大;软X射线近边吸收谱显示,HA的芳香碳和羧基碳含量增加,脂族碳含量以及脂族碳/芳香碳比值下降。上述结果说明,随石油含量增加,HA的脂族性降低而芳香性增强。C-1s NEXAFS用于HA的结构表征是可行的,能够揭示出不同程度石油污染土壤中HA结构特征的变化规律。

微束X射线荧光和X射线吸收近边结构谱分析云南某铅锌矿区苔藓中铅的分布和形态

苔藓对重金属胁迫具有良好耐受性和一定的积累能力。本研究采集并测定了铅锌矿区苔藓和苔下土壤中重金属元素含量,利用微束X射线荧光光谱(Micro-X-ray fluorescence spectrometry,micro-XRF)测定了苔藓中重金属元素的分布,采用X射线吸收近边结构(X-ray absorption near edge structure,XANES)分析了苔藓中Pb的元素形态。研究表明,矿区苔藓具有较强的Pb、Zn、Cd、As积累能力,Pb和Zn最高含量可达1.06和1.23 mg/g,Cd和As最高含量可达30.5和13.2μg/g。苔藓地上部(尤其是新生组织)是苔藓吸收并积累重金属的主要部位;矿区采集的小灰藓和匍枝青藓中部分金属元素分布规律不同,反应了不同苔藓种属对金属元素的吸收、积累和耐受机制的差异。XANES结果显示,Pb在小灰藓中主要以Pb_3(PO_4)_2形态存在(约78%),表明生成Pb_3(PO_4)_2沉淀可能是苔藓对Pb的耐受机制之一。

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。

石油沥青质含硫结构的XANES导数光谱研究

采用X射线近边结构谱(XANES)研究沥青质中硫的存在形态,针对沥青质的未知复杂混合体系特性,采用高阶导数谱图分析方法,提高XANES的分辨率,准确分析沥青质中硫的存在形态;采用反正切和高斯函数分峰拟合、定量解析谱图,针对不同氧化态硫3p轨道空余状态不同引起1s→3p跃迁几率不同,提出峰面积修正因子,以准确分析体系中各形态硫的相对含量。结果表明,石油沥青质中硫主要存在形式为硫醚、噻吩、亚砜、噻吩砜和硫酸酯,常减压渣油沥青质中基本不含硫醚。

同步辐射软X射线近边吸收谱方法研究长期施肥对黑土有机碳官能团的影响

以定位20年的黑土肥料试验为平台,利用同步辐射软X射线近边吸收谱(C-1sNEXAFS)方法,研究了长期施用化肥以及化肥配施玉米秸秆对土壤有机碳官能团的影响。结果表明:与不施肥的空白处理(CK)相比,单施化肥(N,NPK)后土壤的芳香C和羧基C含量增加,脂族C和羰基C含量下降,脂族C/芳香C比值降低;与单施化肥处理相比,化肥配施玉米秸秆后芳香C含量下降而脂族C含量增加,脂族C/芳香C比值增加,并随玉米秸秆用量增加表现的更为明显;无论配施玉米秸秆与否,NPK肥混施处理的芳香C、脂族C以及脂族C/芳香C比值均高于单施N肥处理。上述结果说明,单施化肥比不施肥使土壤有机碳官能团中芳香类化合物的相对比例增加,而脂肪烃类化合物的相对比例下降;化肥配施玉米秸秆则比单施化肥增加了脂肪烃类化合物的相对比例,配施高量比低量玉米秸秆的增加趋势更为明显,同时NPK肥混施比单施N肥有利于提高脂肪烃类化合物的相对比例。C-1sNEXAFS方法能够原位表征长期定位施肥条件下土壤有机碳官能团组成的变化。

原位微区同步辐射X射线荧光和近边吸收谱研究铅耐受细菌吸附-转化铅机理

为了从微观水平研究细菌生物吸附及转化铅机理,利用原位微区同步辐射X射线荧光(μ-SRXRF)及X射线吸收近边结构谱(XANES)研究云南兰坪铅锌矿区农田土壤样品中筛选的铅耐受性细菌吸附铅的分布特征及铅形态转化规律。土壤中具有铅耐受性的菌株主要为Arthrobacter sp.属(节杆菌属),采用μ-SRXRF对其吸附铅的含量进行快速简单直接分析,部分细菌吸附铅的含量高达5925μg/g,富集系数达14.8。XANES结果表明,细菌吸附Pb后存在形态为Pb S、(C_(17)H_(35)COO)_2Pb和Pb_5(PO_4)_3Cl分别占58.0%,22.2%和19.8%,与培养基本身以有机态为主的Pb形态有明显差异,表明培养基中铅被细菌吸附后有向硫化物转化的趋势,这为研究重金属生物有效性的影响因素提供了实验参考。

铁锰铝铬合金局域结构的近边X射线吸收精细结构研究

利用同步辐射Ｘ光测量了Ｆｅ－Ｍｎ－Ａｌ－Ｃｒ合金的ＭｎｌｓＮＥＸＡＦＳ谱，多重散射团簇（ＭＳＣ）理论分析显示合金基体中的Ｍｎ和Ｆｅ分别以体心立方和面心立方微晶的形态存在，它们之间的耦合保证了合金是一种稳定的奥氏体钢．

Al_2SiO_5多型矿物中铝的K边X射线吸收近边结构研究

Ａｌ２ＳｉＯ５多型矿物中铝的Ｋ边Ｘ射线吸收近边结构研究李迪恩彭明生（中山大学宝石矿物材料研究所，广州５１０２７５）关键词铝硅酸盐配位Ｘ射线吸收近边结构在铝硅酸盐矿物中，Ａｌ通常为四面体和／或八面体配位，但在红柱石中Ａｌ也可为五次配位，因此，在铝硅酸盐...

Ge(111)表面氯自组装系统的近边X射线吸收精细结构理论研究

利用多重散射团簇方法 (MSC)首次对Cl/Ge(111)自组装系统的Cl原子K边X射线吸收精细结构 (NEXFAS)进行了详细的计算和分析。研究揭示了实验NEXFAS谱峰的物理起源。其中最显著一个峰来源于Cl和正位于其下的Ge之间的散射。同时还得到了吸附系统的局域结构 ;Cl吸附在Ge(111)面的顶位 ,吸附高度是 0 2 15± 0 0 0 5nm ,Cl在Ge(111)表面自组装形成了一个单分子层。这些结果和广延X射线吸收精细结构 (EXFAS)

X射线吸收谱精细结构分析的理论探讨(英文)

EXAFS是研究多元物质中任一组元临近结构的有效手段。本文在分析EXAFS的物理机制的基础上 ,对X射线吸收精细结构分析的方法和手段进行了深入的理论上的研究及探讨 。

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.

同步辐射中能X射线近边吸收谱方法研究不同施肥制度对土壤中硫形态的影响

土壤中硫是继氮、磷、钾之后的第四位重要的营养元素,它的形态转化对农作物生长等有很大的影响。本文利用同步辐射中能X射线近边吸收谱(XANES)方法研究用于长期定位试验的不同施肥制度的潮土,利用实验谱拟合出土壤中硫的不同价态的百分含量。结果表明,还原态,中间价态和高氧化态的硫在土壤中都存在,但主要以高氧化态的形式存在;不同的施肥制度对土壤全硫的含量也有不同的影响,不同氧化态的硫的比例和含量也都发生了变化。

结构研究的新方法——X射线吸收精细结构谱(XAFS)

1988年底,北京正负电子对撞机一次对撞成功的喜讯,使我们受到极大的鼓舞。因为它不仅显示了我国的科技实力和水平,而且为我国的高能物理、同步辐射及其应用奠定了良好的实验基础。同步辐射是一种强辐射源。它具有强度高、亮度大、波段覆盖范围宽、无杂质辐射线以及具有时间分辨性等许多优点,因此,

Cl/GaAs(111)表面近边X射线吸收精细结构的多重散射研究

利用多重散射团簇方法(MSC)计算了Cl/GaAs(111)吸附表面的Cl原子k边X射线吸收精细结构谱(NEXAFS)。阐明了NEXAFS谱中各个弱结构的物理起源。根据模型计算的结果与实验比较,求得吸附在顶位的氯原子和最近邻的镓原子的键长为(0.213±0.005)nm。这个结果在0.005nm的误差范围内将广延X射线吸收精细结构(EXFAS)实验谱的Fourier变换结果(0.217nm)和Slab模型计算的结果(0.208nm)合理地联系起来。此外,MSC计算求得衬底表面层Ga-As键长为(0.235±0.005)nm,证实Cl吸附引起GaAs(111)表面驰豫。

同步辐射X射线近边吸收谱法研究———二元金属重整催化剂中铂和铼的化学态

北京同步辐射装置（ＢＳＲＦ）提供同步辐射（ＳＲ）可调单色光，用Ｘ射线近边吸收谱法测得Ｆｅ３＋～Ｆｅ０和Ｎｉ３＋～Ｎｉ０的Ｋα吸收边能量位移分别为１０ｅＶ；Ｐｔ（Ⅳ）～Ｐｔ０的ＬⅢ吸收边能量位移为２ｅＶ；Ｒｅ（Ⅳ）～Ｒｅ０和Ｒｅ（Ⅶ）～Ｒｅ０的ＬⅢ吸收边能量位移分别为３ｅＶ和４ｅＶ，其化学位移测量的标准偏差为±０５１ｅＶ（２σ）。

X射线吸收近边结构理论

在X射线吸收谱中,阈值之上60eV以内的低能区的谱出现强的吸收特性,称之为近边吸收结构(XANES)。它是由于激发光电子经受周围原子的多重散射造成的。它不仅反映吸收原子周围环境中原子几何配置,而且反映凝聚态物质费米能级附近低能位的电子态的结构。因此成为研究凝聚态物质的有用工具。本文较详细地介绍了XANES理论中的多重散射模型与计算方法。同时,也揭示多重散射理论与广延系统中通常采用的能带结构理论以及有限系统中的单电子的分子轨道方法之间的关系。并给出若干实例以说明XANES的多重散射理论的应用。

基于同步辐射的X射线吸收谱探讨LiFe_xMn_(1-x)O_2的精细结构（英文）

利用共沉淀法合成出了一系列化合物LiFe_xMn_(1-x)O_2(0≤x≤1),电化学测试表明LiFe_(0.25)Mn_(0.75)O_2可逆容量最高,当倍率为0.1C(1C=140mA/g)时,可逆容量可达180mAh/g.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线吸收谱(XAS)对所制备的材料的组成、形貌和精细结构进行了表征.XRD和XAS的结果显示LiFe_xMn_(1-x)O_2(0<x<1)含有三重晶体相即尖晶石相(LiMn_2O_4)、富锂相(Li_2MnO_3)和层状相(LiFeO_2).另外,XAS结果证明材料中的Mn相和Fe相是随机堆叠的.该研究表明Fe的替代影响了晶体相的组成和Mn相的局域结构,进而调节了该正极材料的电化学性能,得到当x=0.25时最优的电化学性能.

CO在NiO(100)面上吸附的近边X射线吸收精细结构理论分析

用多重散射团簇 (MSC)理论对 CO在 Ni O(10 0 )面吸附的碳 1s近边 X射线吸收精细结构(NEXAFS)实验谱进行了定量分析 ,研究了该系统可能出现的吸附模型 .MSC方法分析表明 CO是以 C原子朝下 ,吸附在衬底的 Ni- O键桥上 ,R- factor(可靠性因子 )计算显示 C原子的吸附位置距 Ni原子0 .0 9nm,CO分子中 C原子距衬底的吸附高度为 0 .31± 0 .0 1nm.本文讨论了在 Ni O表面吸附的 CO分子σ键的物理本质 .与 CO在过渡金属 Ni,Cu等表面吸附不同 ,σ共振对于