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X射线吸收精细结构在材料科学中的应用

王宇 , 李炯 , 张硕 , 马静远 , 汪丽华 , 魏向军 , 黄宇营 , 姜政

中国材料进展 doi:10.7502/j.issn.1674-3962.2017.03.05

X射线吸收精细结构(XAFS)方法是随着同步辐射发展起来的独特技术,是研究材料局域原子结构和电子结构的一种重要方法.相比于X射线衍射,XAFS仅仅对于吸收原子周围局域结构敏感,样品可以是固体、液体甚至是气体.概述了XAFS的基本原理及几种常用的实验方法,结合上海光源的XAFS光束线站成果,介绍了近年来不同XAFS方法在催化、能源、纳米和半导体等材料科学热门研究领域的最新进展,展示了目前XAFS方法在材料科学研究中所发挥的重要作用.最后根据国内同步辐射光源和相关XAFS研究方法的进一步发展,展望了XAFS技术在材料科学研究中的应用前景.

关键词: 材料科学 , 同步辐射 , XAFS , 时间分辨的XAFS , 原位XAFS

多元共掺BiFeO3(La、Eu、Co)磁性和局域结构研究

李永涛 , 范云武 , 毛巍威 , 李三龙 , 李兴鳌 , 杨建平 , 包刚

材料导报

采用溶胶-凝胶法制备了La0.05 Eu0.05Bi0.9Fe0.95 Co0.05 O3和Eu0.1Bi0.9Fe0.85Co0.05O3样品,利用XRD技术对样品的结构进行了表征;采用MPMS(SQUID) VSM系统对样品的铁磁性进行了测量;采用同步辐射XAFS实验技术对样品的局域结构进行了测量.结果显示,三元共掺样品的磁性较纯相BiFeO3有近2个数量级的增强.通过对实验数据的分析,得出了三元共掺BiFeO3样品铁磁性提高是由于晶格的微小改变引起磁性离子之间夹角改变,进而造成磁矩排列的改变引起的.

关键词: 溶胶-凝胶法 , XRD , 铁磁性 , XAFS , 局域结构

溶胶-凝胶法低温原位合成锐钛矿片状晶体

高基伟 , 杨辉 , 申乾宏

稀有金属材料与工程

以溶胶-凝胶工艺,采用"钛酸丁酯-水-无水乙醇-盐酸"体系,在低温下制备出具有光催化性能的二氧化钛溶胶.X射线衍射(XRD)测试显示,溶胶在40℃干燥后所得粉体,无需热处理即为锐钛矿晶型;对溶胶进行X射线吸收精细结构(XAFS)分析,证明溶胶的液相中存在锐钛矿结构,且溶胶具有1年以上的长期稳定性;将溶胶成膜后进行扫描电镜分析,观察到片状的锐钛矿晶体,长度10 nm~1 μm,宽度均相近约30 nm.由于含有锐钛矿晶体,溶胶(而非常见的粉体或者薄膜)在紫外光照下可使罗丹明B在15 min内分解约40%.

关键词: 低温制备 , 原位合成 , 锐钛矿溶胶 , 片状TiO2晶体 , XAFS

Mn掺杂对ZnO薄膜结构和光学性质的影响

孙柏 , 赵朝阳 , 徐彭寿 , 张国斌 , 韦世强

无机材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-324x.2007.05.027

利用脉冲激光淀积的方法在Si衬底上生长出了c轴高度取向的ZnO和Zn0.9Mno.1O薄膜.光致发光结果显示了Mn的掺杂引起了薄膜的带边发射蓝移,强度减弱,紫光发射几乎消失,但绿光发射增强.利用X射线衍射,X射线吸收精细结构和X射线光电子能谱等实验技术对Mn掺杂的ZnO薄膜的结构及其对光学性质影响进行了研究.结果表明:Mn掺入到ZnO薄膜中形成了Zn0.9Mn0.1O合金薄膜,Mn以+2价的价态存在,这就导致了掺Mn以后的薄膜带隙变大,在发光谱中表现为带边发射的蓝移.同时由于掺入的Mn与薄膜中的填隙Zn反应,导致薄膜的结晶性变差,薄膜中的填隙Zn减少,O空位增多,引起带边发射和紫光发射减弱,绿光发射增强.

关键词: ZnO , 脉冲激光淀积 , XAFS , XPS , 光致发光

木材结构分级多孔ZnO的同步辐射XAFS研究

朱鹏波 , 丁剑 , 郭萃萍 , 范雪露 , 刘兆婷 , 范同祥 , 张荻 , 郭其新 , 鎌田雅夫

功能材料

利用同步辐射XAFS (X-ray AbsorptionFine Structure)实验及FEFF计算进行数据拟合,研究遗态转化工艺制备的ZnO产物的微观晶体结构参数.研究结果表明,遗态转化工艺得到了ZnO产物,木材结构分级多孔ZnO产物的第一壳层Zn-O距离为0.1986nm,第二壳层Zn-Zn距离为0.3240nm.根据得到的配位壳层Debye-Waller因子较小(ssl=0.00346,ss=0.00780)得出ZnO产物具有较好的有序晶体结构,同时表明在ZnO中,Zn原子第一近邻壳层的O原子有序程度高于其它次近邻壳层原子.

关键词: ZnO , 同步辐射 , XAFS

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