说明:本文华算科技介绍了同步辐射该论文聚焦于光催化合成过氧化氢(222作者设计了钌()和氧(O)共修饰的ZnInS催化剂(),提出“氧原子引入诱导Ru配位环境变化,进而驱动光生电荷转移方向反转”的核心假说,而XAS技术则是验证该假说、解析催化剂结构的关键手段。
2、XAS在结构表征中的作用
1论文中,作者通过的XANES、EXAFS及小波变换,系统分析了Ru在Ru-ZIS与O-Ru-ZIS中的配位环境差异。
Ru-ZIS与O-Ru-ZIS中Ru的吸收边位置介于Ru箔(金属Ru,0价)与RuO(4+Ru~的正价态;且O-Ru-ZIS的吸收边略向高能量方向偏移,暗示氧的引入导致Ru周围电子云密度降低,价态略有升高,为后续电荷转移分析提供电子态依据。

1Ru-ZISEXAFS谱与拟合:的EXAFS傅里叶变换(FT)谱在1.93 Å处出现单一强峰(图),拟合结果(图)显示的配位数为4.2,键长约2.38 Å,对应Ru-S配位结构(无或Ru-O键信号),证明未引入氧时,Ru以Ru-S形式取代326而的EXAFS主峰位置移至1.56 Å(介于RuO的与Ru-ZIS的1.93 Å之间,图b),拟合结果(图2d)表明Ru的配位环境转变为Ru-SO(个S原子+3个O原子配位),键长分别对应Ru-S(≈2.35 Å)与Ru-O(≈1.98 Å),直接证实氧原子通过取代S原子进入晶格,改变了Ru的局部配位环境。

2Ru-ZIS2EXAFS小波变换:Ru排除了Ru金属颗粒或RuO杂质生成的可能,进一步验证了13()确定Ru的晶格取代位点
Ru326InIn K-edge分析:O-Ru-ZIS23In)之间;傅里叶变换谱(图f)中,O-Ru-ZIS的In主峰位置介于Ru-ZIS(In-S键)与InO(键)之间;
图3:e)与O-Ru-ZIS的In K边归一化XANES谱;f) Ru-ZIS、O-Ru-ZIS、In箔及In2的傅里叶变换谱;箔、RuO2InO3Ru-ZISXANES1)显示:的吸收边相对于Ru-ZIS向高能量方向偏移约2 eV,这是由于O的电负性(3.44)远高于S(2.58),O原子引入后会吸引Ru周围的电子云,导致Ru的电子云密度降低、有效核电荷增加,进而使X射线吸收边向高能量方向移动。
论文的核心亮点在于多表征技术XAS()XAS与XPS的配合
1s谱):InS晶格;
3:小波变换):O图4:XPS表征
2DFT计算(图S5):、O1Ru-S2、O3Ru-S1结构的形成能最低(最稳定),且电荷分布呈现位点正电荷富集;
实验测得O-Ru-ZIS中Ru的配位结构为Ru-S1,配位数与键长参数与计算的模型完全一致。理论计算与实验表征的相互印证,大幅提升了结构结论的可信度。

()XAS与原位XPS的配合
原位6):O-Ru-ZISXAS(图3解释了这一反转的结构根源—O引入导致Ru配位环境变为Ru-SO,电子云密度降低(正电荷富集),成为电子捕获位点。两者结合,阐明“结构变化(Ru配位环境转变)→电子态变化(Ru正电荷富集)→电荷转移反转”的因果关系。

XPS
4光催化性能(图、b):O-Ru-ZIS的HO产率达-1-1O氛围),远高于(870.8 μmol gh)与纯326453.3 μmol gh);
(图2d):证实O-Ru-ZIS中Ru-SO结构增强了与O的轨道杂化,促进O吸附与活化,最终提升催化性能。为“结构–性能”关联提供了直接的结构证据。
