同步辐射XAFS常见问题及解答!!

Q1.近边(XANES)处理一般能得到什么信息?

A指纹效应:边前锋提供了关于配位构型、对称性、形变以及d-p轨道杂化的信息。吸收边揭示了元素的价态、d电子的占据态以及材料的组分分析。白线峰与轨道能级的裂分和价态有关。

模拟计算:1s轨道的XANES谱可以通过单电子激发模型来描述(可以忽略电荷转移效应)。对于2p轨道的XANES谱,尤其是在3d过渡金属体系中,须考虑空穴电子之间的相互作用TDDFT或多重态分析方法来实现,后者同时考虑了电荷转移共价效应态密度的计算是谱分析的关键。实空间多重散射计算软件:FDMNESFEFFCONTINUUMMXAN。能带结构计算软件:PARATECWIEN2KCASTEP

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Q2.为什么扩展边(EXAFS)拟合结果与图片中的峰值不对应?下面举个栗子😄。在这篇文献中,对NiK边进行了拟合分析。根据拟合结果的表格数据,NS-P-g-C3N4-NiNS-P-g-C3N4-NiNi-Ni配位距离分别被确定为2.53 Å3.10 Å。而在文献中绘制的图像中,观察到的Ni-Ni配位距离分别为2.26 Å2.75 Å

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(https://doi.org/10.1002/aenm.202402798)

A由于相移的存在,导致FT峰的位置比实际原子间距离短0.3-0.5Å,从图中可以观察相对变化趋势,但不能得到实际的键长值。

原理解释:

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根据Φ(k)线性区:

Φ(k) = a*k+b

举例:Cu-O散射路径

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相移Φ(k)=中心原子相移+散射原子相移

根据公式:

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相移部分:

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于是:

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一般:0.5 Å a/2 0.3 Å

Q3. 为什么曲线毛刺、信噪比差?

A可能是由于元素含量较低,或其他元素干扰造成的。

可以在做图时平滑处理(一般不建议)或者在Athena中点击Deglitch去除噪音点。最好是根据中心限定定理所言,数据受到统计噪声的主导时,这些噪声会围绕其均值形成正态分布。简而言之,多测几次,求平均值。如下图,单个扫描与45次合并扫描的k2χ(k)和∣χ(R)∣数据比较。

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Q4. 为什么边前区有翘起,不是平的?

A:需要Normalized处理,或者手动调节pre-edge range,再进行归一化处理。

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Q5.怎么判断是第一第二壳层啊?

A要判断原子的壳层,可以通过观察实空间(R空间)中中心原子与配位原子之间的距离。通常情况下,第一壳层的距离大约在1.02.3Å之间。或者如果观察到两个明显的峰,第一个峰值代表第一壳层,第二个峰值则代表第二壳层。其次,用Artemis拟合也可以获得,绝大多数信息都能从拟合结果中得到,拟合也是最精准的。

Q6. 拟合参数表中提供的配位数能推测出来材料实际的结构吗?

A使用Atermis软件对EXAFS谱图进行拟合,得到的是样品中吸收原子的平均配位数,而不是单晶材料那样的具体晶胞参数。反映了以吸收原子为中心,向外延伸至近邻原子的平均配位情况,但并不涉及键角或对称性等结构细节。

Q7.为什么会出现边前峰?边前峰代表什么?什么情况下会出现边前峰?

A边前峰的出现与吸收原子周围的对称性密切相关。通常,边前峰的形成被认为是由于对称性的破坏。例如,在具有高对称性的八面体配位环境中,边前峰通常较弱,相反,在对称性较低的四面体配位环境中,边前峰的强度较强。

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