安徽创谱仪器科技有限公司（简称“创谱仪器”），一家专业从事短波段前沿光谱仪器系统开发的高新技术企业，其核心团队来自于中国科学技术大学，虽成立时间不长，但拥有数十年大科学装置领域积累的相关技术和经验。2018年，创谱仪器首次承接大型光源在线光谱诊断及光束线系统，2022年正式推出X射线吸收精细结构谱仪，2023年获批“安徽省首台套重大技术装备”、“首批安徽省企业研发中心”等称号。这期间，创谱仪器先后获得合肥市天使投千万级投资，完成首轮市场化融资。那么，创谱仪器2023年业绩表现及2024年业绩预期如何？在核心产品和市场拓展方面有何进展和规划？如何看待科学仪器行业发展前景和机遇？第十七届中国科学仪器发展年会（ACCSI2024）现场，仪器信息网邀请创谱仪器总经理安宁围绕以上话题展开分享。点击以下视频，观看采访详情： 仪器信息网：请谈谈2023年创谱仪器的业绩表现，以及2024年市场预期？安宁：2023年创谱仪器的营业收入和订单是在6,000万到8,000万的水平。2024年，按照制定的计划以及目前的总体进度，订单大概在1.5亿左右，营业收入将会是大几千万。仪器信息网：据悉，创谱仪器于2023年完成数千万元首轮市场化融资，请谈谈此次融资的目的，对于创谱仪器来说有何意义？安宁：我们此次融资的目的与多数仪器公司一样，最重要的是研发，同时还有一些销售渠道的建设。创谱仪器主要在两方面进行研发投入。一是核心器件的能力建设。鉴于核心器件在多数情况下对仪器性能具有较大程度的影响，核心器件的能力建设是我们本次融资的最主要目的。二是我们要建设一个比较健全的、面向短波光谱仪器的生产和调试场地。就像大家买电动车，对底盘调校都有了解，底盘性能的好坏与调校密切相关。同理，短波光谱仪器也需要有一个高精密、稳定、洁净的调试场地，这对仪器的生产十分重要。仪器信息网：自创谱仪器成立以来就重视研发，近期是否有新产品推出？该产品的主要创新点是什么？可以帮助用户解决什么问题？主要应用于哪些领域？安宁：其实创谱仪器可以归为泛仪器行业的公司，因为我们有两块业务，一是科学装置业务，二是分析仪器业务。分析仪器方面，我们主打两款产品，也是这两年推出的、在市场上得到较好反响的两款产品。其中一款是实验室级别的X射线精细结构分析谱仪，其强大之处在于它是短程有序材料局域结构分析的唯一手段，这使得它在化学材料、能源、环保等行业的科学研究中具有极大价值。正如前面所提到的，我们在核心器件研发方面已经有了几年的积累，能够支撑整个仪器的性能达到优异指标。目前，这款仪器已经被北京大学、北京航空航天大学、天津大学、浙江大学等头部客户选用，并帮助老师们发表了很多高水平的科研文章。另外一款是真空紫外分光光度计，它主要用于等离子体物理、聚变研究以及特种晶体和特种镀膜检测，同样体现了创谱仪器的专业能力和技术实力。仪器信息网：接下来，创谱仪器在技术研发和市场拓展方面有什么样的计划？安宁：接下来，我们在研发端的工作将聚焦两个方向。一是继续深化在核心器件能力、研发、生产方面的投入，尤其是X射线晶体光学元件和紫外精密光学镜片方面的条件建设，这是我们的核心竞争力所在。二是研发新型仪器，特别是围绕我们所擅长的X射线到真空紫外波段的短波光谱仪器，持续开发更多精密高端的产品。市场拓展方面，我们将围绕现有业务建立更加完善的销售渠道和销售能力，采用直销与区域覆盖相结合的模式，推动公司业务发展，并为接下来的机会做好准备。仪器信息网：2024年大规模设备更新给科学仪器行业带来重磅利好，您如何评估本轮政策给企业带来的机遇，创谱仪器将如何应对？安宁：我的个人理解是，“大规模设备更新”是一个中长期的政策，是国家拉动消费、拉动投资、牵引新质生产力进步做的一些底层规划。这个政策给我们带来了两大机会。一是客户对已有高端设备进行的更新和替代，对此，创谱仪器会在X光和真空紫外方面的其它品类上加强研发，持续推出更多的先进产品，来抓住机遇。二是我们所开发的、已经推广的比较独特和先进的仪器，将在设备更新替代中面向应用端获取一些商机。因为这些仪器是最近三五年才在市面上出现的新型仪器，没有过往品类能够对标，可以从功能和应用上去实现这种更新和替代的布局。另外，我们也将在销售端进行布局，依靠自有的销售能力，和各个区域的销售渠道进行合作，希望通过自主营销、自主直销、渠道销售相结合的模式，触达更多的客户，更好的获取市场机遇。仪器信息网：您如何看待科学仪器行业2024年的发展前景和趋势？还看好哪些市场机遇？安宁：在过去几年，尤其是2020年至2023年，由于疫情的影响，整个市场呈现下行趋势。从各方面的感受和行业伙伴的反馈信息来讲，2023年已经是最低谷，所以今年无论如何会乐观一些。随着国家政策的颁布以及后续实施方案的出台，结合近几年经济形势的逐渐回暖，我觉得2024年是国产仪器的一个“春天”。说到其它市场机遇，我认为国产高端仪器是这几年的另一个机会。我们一直重点关注的是中高端仪器，那么在金字塔尖上还有其它行业上的仪器，比如大家耳熟能详的半导体量测仪器，这种行业专用仪器对于产品性能、功能表现以及团队的开发能力有很强的要求，但也是同步发展的一个机会。仪器信息网：今年是仪器信息网成立25周年，请您谈谈对仪器信息网未来有哪些建设或者期待？安宁：仪器信息网是国内科学仪器界网络宣传领域的一个标杆平台，我们也特别感谢一直以来在仪器信息网上面做的宣传和推广所带来的很多发展机会。在互联网2.0时代，仪器信息网无疑是做得很成功的。说到期待，我希望仪器信息网能够在移动互联网时代，以及短视频和第三方自媒体推广的时代，在这些方面有更多的建树，然后我们也能伴随一起发展，获得更多的发展机会。关于ACCSI：“中国科学仪器发展年会(Annual Conference of China Scientific Instruments，ACCSI)”始于2006年，已成功举办十七届。每年一届的“中国科学仪器发展年会”旨在促进中国科学仪器行业“政、产、学、研、用、资”等各方的有效交流，力求对中国科学仪器的最新进展进行较为全面的总结，力争把最新的有关政策、最前沿的行业市场信息、最新的技术发展趋势在最短的时间内呈现给各位参会代表。更多第十七届中国科学仪器发展年会精彩内容，请点击链接：ACCSI2024现场直击

随着国务院常务会议审议通过《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》,新一轮的技术革新和产业升级浪潮正势如破竹。《行动方案》提出，到2027年，工业、农业、建筑、交通、教育、文旅、医疗等领域设备投资规模较2023年增长25%以上。《行动方案》指出，要推进重点行业设备更新改造。围绕推进新型工业化，以节能降碳、超低排放、安全生产、数字化转型、智能化升级为重要方向，聚焦钢铁、有色、石化、化工、建材、电力、机械、航空、船舶、轻纺、电子等重点行业，大力推动生产设备、用能设备、发输配电设备等更新和技术改造。提升教育文旅医疗设备水平。推动符合条件的高校、职业院校（含技工院校）更新置换先进教学及科研技术设备，提升教学科研水平。严格落实学科教学装备配置标准，保质保量配置并及时更新教学仪器设备。创谱仪器全面服务用户设备更新需求欢迎识别下方二维码登记

单原子催化剂（Single Atom Catalysts，SACs）是一类仅含有相互孤立的单个原子作为催化活性中心的负载型催化剂。作为一种新型的催化剂材料，SACs具有特殊的几何结构与电子结构，因而展现出了优异的催化活性与选择性。同时因其具有高度均一的活性位点，也成为了优质的模型催化剂以及沟通起均相催化与异相催化之间的桥梁。自2011年SACs的概念提出以来，其催化应用及机理研究迅速成为国际催化学界的研究热点和前沿领域。然而，原子尺度上的催化剂结构也对材料的表征方法提出了前所未有的精度要求，SACs几何与电子结构的确定，是探求催化性能、催化机理、构效关系的必要前提。例如扫描隧道显微镜（STM）、球差校正扫描透射显微镜（AC-STEM）、探针分子红外光谱（IR）等。在其中，X射线吸收精细结构（XAFS）是识别与探测单原子催化剂活性中心统计信息最为主要的工具之一。通过对XAFS谱图近边与拓展边的分析，可以得到SACs中特定金属原子的价态、配位环境、配位数等信息，因而XAFS技术已逐渐成为单原子催化剂表征方法中不可或缺的部分。然而基于同步辐射光源的XAFS实验受限于机时紧张，往往不能满足研究者们的需求。为此，安徽创谱仪器科技有限公司开发了TableXAFS谱仪，可在实验室开展多种样品的XAFS/XES测试，实现对同步辐射光源进行的相关实验与研究的有效补充。—— 案例01 ——双单原子催化剂（Dual Single Atom Catalysts, DSACs）作为单原子催化剂的延伸，为改进材料原子界面、增强协同效应、调控d带中心、优化催化中间产物的吸脱附行为提供了新的机遇，因而成为了当前研究者们的关注重点之一。为此，浙江工业大学李小年/赵佳研究团队设计制备了具有双单原子结构的CnZn/NC催化剂，在乙炔半加氢反应中表现出了优异的活性与选择性。在本工作中，研究者们使用创谱仪器TableXAFS谱仪对CnZn/NC双单原子催化剂的局部化学配位环境与活性中心的电子结构进行了表征。图1a展示了Cn与Zn的K-edge XANES谱图，通过与各标样吸收边位置的对比可以看出CnZn/NC中Cu与Zn的价态均介于0价与+2价之间。图1b所展示的k3加权傅里叶变换EXAFS谱图以及相应的拟合结果表明了Cu-Zn，Cu-N，Zn-N散射路径的存在，图1c所示的小波变换谱图进一步支持了上述结果。基于上述XAFS表征，CnZn/NC的结构示意图如图1d所示，双单原子以N3Cu-ZnN3的形式存在。该项研究成果以“Tailoring Cu−Zn Dual-Atom Sites with Reordering d‑Orbital Splitting Manner for Highly Efficient Acetylene Semihydrogenation”为题发表在期刊《ACS Catalysis》上。图1 (a) CnZn/CN样品的Cu K-edge与Zn K-edge XANES谱图 (b) FT-EXAFS谱图 (c)小波变换谱图 (d) CuZn双单原子催化剂的结构示意图—— 案例02 ——温和条件下去除有害的挥发性有机化合物（volatile organic compounds, VOCs）对于降能减排、污染防治、改善环境有着重要意义。为此，西安交通大学孔春才团队制备了Co掺杂g-C3N4的单原子催化剂（Co/CN, CCN），展现出了优异的甲苯去除效率与稳定性。在本工作中，研究者们使用创谱仪器TableXAFS谱仪对质量担载量为0.3 wt%的CCN催化剂进行了表征。如图2a的XANES谱图所示，与CoO标样相近的吸收边位置表明CCN中Co的平均价态为+2价。图2b展示了CCN与各标样的k3加权傅里叶变换EXAFS谱图，可以看出CCN样品在R空间的第一壳层出现了明显归属为轻原子的信号。结合图2c中的拟合结果确认了CCN中Co单原子通过Co-N配位结构锚定在载体之上。该项研究成果以“Activation of peroxymonosulfate by cobalt doped carbon nitride for gaseous VOC degradation”为题发表在期刊《Chemical Engineering Journal》上。图2 (a) XANES谱图 (b) FT-EXAFS谱图 (c) CCN样品的R空间拟合结果

在涉及太阳能相关的能量转换技术中，光催化(Photo Catalysis, PC)被普遍认为是发展的最为成熟的技术之一，因而在化学、环境、能源等众多领域均有着广泛的研究。然而，光生电子-空穴的对易复合导致的效率低下仍是目前限制光催化技术可持续发展的关键因素。为此，新近发展起来了光电化学(Photoelectrochemical, PEC)技术，可基于光电互补策略在大幅提高太阳能-氢能转换效率的同时减少能源的使用，因而具有大规模应用前景。半导体材料是PEC分解水的核心，随着近几十年PEC理论知识与实验方法的发展，对于光阳极材料的研究与表征尺度也达到了分子-原子水平，更为精细与深入的探究进一步加速了PEC水解的商业化进程。X射线吸收精细结构(XAFS)技术作为表征材料中心吸收原子周围电子结构与配位环境的有力手段近年来得到了研究者们的普遍关注，然而基于同步辐射光源的XAFS实验受限于机时紧张，往往不能满足研究者们的需求。为此创谱仪器基于数十年来在包括同步辐射光源在内的众多大科学装置领域深耕所积累的经验，自主设计开发了TableXAFS桌面式吸收谱/发射谱仪。可在实验室开展多种样品的XAFS/XES测试，实现对同步辐射光源进行的相关实验与研究的有效补充。调节体电荷载流子转移和表面催化反应动力学被认为是光电化学（PEC）水分解的一大挑战。为此，安徽大学李士阔教授课题组通过缺陷锚定的方法制备了RZIS-CoNiP纳米片阵列，铺设的[S-Ni-P]界面键就像一座“桥梁”一样，显著促进电荷迁移，进而获得的优异的PEC性能。在本工作中，研究者使用创谱仪器在安徽大学交付的TableXAFS-500谱仪对催化剂的价态及配位环境进行了表征。如图1a所示，表明RZIS-CoNiP中Ni的价态介于0价与2价之间，图1b所示的傅立叶变换EXAFS谱图进一步证实了样品中存在Ni-P(S)配位环境以及界面键的形成。这一结果可以在图1c，d小波变化很好的观察到。最后，如图1e，f所示，拟合数据也确认了Ni-S壳层的存在。该研究成果以 “Defect Anchoring [S-Ni-P] Interfacial Channel Regulating Charge Migration for Efficient Photoelectrochemical Water Splitting” 为题发表在《Advanced Functional Materials》上。图1 含In空位的RZIS-NiCoP与不含In空位的PZIS-NiCoP样品的XAFS表征结果 (a) XANES谱图 (b) FT-EXAFS谱图 (c，d) 样品的小波变换谱图 (d，e) 样品EXAFS拟合结果

单原子催化剂（Single Atom Catalysts，SACs）是一类仅含有相互孤立的单个原子作为催化活性中心的负载型催化剂。作为一种新型的催化剂材料，SACs具有特殊的几何结构与电子结构，因而展现出了优异的催化活性与选择性。同时因其具有高度均一的活性位点，也成为了优质的模型催化剂以及沟通起均相催化与异相催化之间的桥梁。自2011年SACs的概念提出以来，其催化应用及机理研究迅速成为国际催化学界的研究热点和前沿领域。然而，原子尺度上的催化剂结构也对材料的表征方法提出了前所未有的精度要求，SACs几何与电子结构的确定，是探求催化性能、催化机理、构效关系的必要前提。例如扫描隧道显微镜（STM）、球差校正扫描透射显微镜（AC-STEM）、探针分子红外光谱（IR）等。在其中，X射线吸收精细结构（XAFS）是识别与探测单原子催化剂活性中心统计信息最为主要的工具之一。通过对XAFS谱图近边与拓展边的分析，可以得到SACs中特定金属原子的价态、配位环境、配位数等信息，因而XAFS技术已逐渐成为单原子催化剂表征方法中不可或缺的部分。然而基于同步辐射光源的XAFS实验受限于机时紧张，往往不能满足研究者们的需求。为此，安徽创谱仪器科技有限公司开发了TableXAFS谱仪，可在实验室开展多种样品的XAFS/XES测试，实现对同步辐射光源进行的相关实验与研究的有效补充。—— 案例01 ——烯烃的催化转化是有效构建新的化学键的重要方式，利用单原子催化剂实现烯烃的转化亦是非常重要的研究热点。近日，华中科技大学唐从辉研究员课题组实现了温和条件下烯烃碳-碳双键的断裂胺化反应，通过条件控制可获得肟醚或者腈类化合物。如图1a所示，本研究中使用双金属有机框架（BMOF）策略制备了CoSA-N/C样品，前驱体物质经高温热解，最终形成了单原子钴催化剂。在性能测试与机理研究中作者们发现单原子金属钴催化耦合酸促进催化体系可以实现温和条件下烯烃的选择性和可持续的氧化裂解最终形成肟醚或腈，并且经历了关键的自由基加成过程。在本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对CoSA-N/C单原子催化剂进行了表征，给出了Co以高度分散的单原子形式存在的关键证据。如图1b所示XANES谱图表明CoSA-N/C样品中Co以+2价形式存在，图1c为CoSA-N/C与标准样品的k3加权傅里叶变换EXAFS谱图，结合图1d的拟合结果，可以看出到CoSA-N/C样品中没有Co-Co散射的信号，说明钴原子与氮原子配位且并未形成金属纳米颗粒或者团簇。图1 (a) CoSA-N/C样品合成示意图 (b) Co K-edge XANES谱图 (c) FT-EXAFS谱图(d) 拟合结果总的来说本工作为单原子催化剂在有机合成胺化反应中的应用提供了新的思路。该项研究成果以“Direct C—C Double Bond Cleavage of Alkenes Enabled by HighlyDispersed Cobalt Catalyst and Hydroxylamine”为题发表在期刊《Angew. Chem. Int. Ed.》上。—— 案例02 ——SACs被认为是优异的CO2RR催化剂。然而，SACs与载体之间的相互作用对催化性能影响的相关探究并不全面。特别是对酞菁钴（CoPc），这一已显示出有效的CO2RR活性的催化剂来说，基于其与载体之间可调的相互作用，通过微环境调控优化金属Co位点的催化性能是一种潜在但被忽视的策略。针对上述科学问题，浙江理工大学化学与化工学院的陈鹏作研究员和童赟副教授以酞菁钴(CoPc)为概念例，提出了一种以中空碳球(S-NHC)为载体的S原子掺杂策略，揭示了Co单原子的微环境调控与催化活性之间的内在关系。额外的S掺杂可能导致S-NHC样品中碳缺陷增加，并增加了吡咯氮的含量，导致CoPc/S-NHC电子相互作用更强，从而提高了CO2RR性能。本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对CoPc/S-NHC单原子催化剂材料进行了表征，确定了其中Co原子的存在形式与局部配位环境。如图2a所示，CoPc/S-NHC与未经S掺杂的CoPc/NHC单原子样品表现出了相近的吸收边位置，通过图2d所示的线性拟合表明样品中Co的价态分别为1.64与1.66，价态相较CoPC的降低可以归因于其与碳基底间通过π-π堆积作用产生的电子转移。图2b展示了各样品的k3加权傅里叶变换EXAFS谱图，单原子样品类似CoPc仅展现出位于约1.4Å附近的归属于Co-N第一壳层配位环境的信号。图2c显示的拟合结果表明CoPc/S-NHC样品中，Co-N散射路径的简并度为4，表明Co单原子与4个N原子成键。图2e与2f显示的小波变换谱图也进一步证实了上述分析结果。图2 单原子催化剂的XAFS表征结果 (a) XANES谱图 (b) FT-EXAFS谱图 (c) CoPc/S-NHC样品的R空间拟合结果 (d) 价态定量分析 (e，f) 小波变换谱图该项研究成果以“Heterogeneous Cobalt Phthalocyanine/Sulfur-Modified Hollow Carbon Sphere for Boosting CO2 Electroreduction and Zn–CO2 Batteries”为题发表在期刊《Advanced Functional Materials》上。

近年来，各类原位XAFS（in-siu XAFS 或 operando XAFS）实验技术得到了广泛的关注与应用，并解决了很多关键的科学问题。通常而言，原位XAFS技术可以探测所用材料及目标元素的物相、氧化态、近邻配位等结构信息在真实工作状态下的的动态演化过程，但同时原位XAFS的研究对于桌面式设备的仪器性能与实验装置设计提出了更高的要求。今年5月以来，创谱仪器基于TableXAFS谱仪为国内多个顶尖课题组完成了多项原位XAFS测试，部分成果以高水平论文论文的形式发表在JACS，Angew，nature comm，ACS Energy Lett期刊上。创谱仪器秉持着短波光谱仪器专家的责任与使命，不以噱头为卖点，持续用实事求是的谱仪数据助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由！近日，深圳大学何传新教授研究团队针对Co3O4催化硝酸根电还原（NO3RR）过程中活性位点尚不明确的科学问题，首次尝试通过合成和比较Co3O4、MgCo2O4和CoAl2O4的NO3RR活性来建立几何位置-活性的关系。成果以“Designing Efficient Nitrate Reduction Electrocatalysts by Identifying and Optimizing Active Sites of Co-Based Spinels”为题发表在化学顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上。在本工作中，研究者们使用创谱仪器TableXAFS谱仪进行了Co K-edge原位XANES实验，探究了反应条件下Co3O4的动态变化。—— 成果分析 ——图1. Co基尖晶石的物理结构表征（XRD, XPS）和NO3−RR性能研究：Co3O4、MgCo2O4和CoAl2O4通过溶胶-凝胶步骤和随后在空气中高温煅烧获得。三种样品的XRD图均显示出一组相同的峰，对应于立方尖晶石结构，表明成功合成了结构相同但Co几何位置不同的尖晶石。在三个样品的Co 2p光谱中都观察到Co 2p1/2和Co 2p3/2的两个明显的峰，这是由Co 2p的自旋-轨道重态引起的。Co3O4的Co 2p3/2宽峰可以适用于Co2+(781.3 eV)和Co3+ (779.8 eV)。与Co3O4同时含有Co2+和Co3+相比，MgCo2O4和CoAl2O4的表面分别以Co3+和Co2+为主。如图1c所示，Co3O4的O 1s峰位于529.8 eV，而MgCo2O4和CoAl2O4的O 1s峰分别位于结合能较大和较小的位置，这可以归因于CoOh与O阴离子之间的相互作用比CoTd更强。研究了Co3O4、MgCo2O4和CoAl2O4在1.0 M KOH和0.1 M NO3−室温条件下的NO3−RR性能。LSV曲线显示，NO3−RR活性的顺序为Co3O4≈ MgCo2O4 > CoAl2O4。例如，在−0.6 V vs RHE电位下，Co3O4的电流密度略大于MgCo2O4，但明显大于CoAl2O4(图1d)。这表明NO3−RR优先发生在CoOh位点，而CoTd对NO3−RR相对不活跃。此外，三种电催化剂在添加NO3−的电解液中(实线)比不添加NO3−的电解液中(虚线)均表现出显著增加的电流密度和更正的起始电位，表明发生了NO3−RR(图1d)。如图1e所示，在不同的外加电位下，三种电催化剂的FENH3值均呈现“火山型”趋势，FENH3在−0.45 V vs RHE电位时达到最大值。值得注意的是，在−0.45 V vs RHE电位下，Co3O4和MgCo2O4的FENH3值分别为85.6和83.8%，远高于CoAl2O4(40.3%)。在−0.45 V vs RHE条件下，Co3O4和MgCo2O4的NH3产率分别达到0.38和0.35 mmol h−1 cm−2，是CoAl2O4 (0.04 mmol h−1 cm−2)的9倍左右，进一步证实了Co3O4的NO3−RR活性主要来源于CoOh位点而非CoTd。图2. Co基尖晶石催化剂的电化学原位表征: 为了探究工况条件下催化剂的动态演变和真实活性物种。通过原位EIS观察三种样品的Bode相图，发现在相同偏压下，Co3O4和MgCo2O4的相位角小于CoAl2O4。这意味着Co3O4和MgCo2O4表面更多的电荷参与了法拉第反应，而不是存储在电极/电解质界面中，而CoAl2O4则相反。原位Raman、 XPS及XANES对催化剂在施加电位下的结构变化进行了监测，证明了在NO3−RR的反应条件下，CoOh-O6可能电化学转化为CoOhO5-Ov，而CoTd保持不变。此外，DFT计算表明，与CoOh和CoTd结合的桥接O离子(即Ov2f)相比，Ov更倾向于在末端与CoOh结合的O离子(即Ov3f)处生成。基于以上结果，我们在图21中展示了NO3−RR在−0.45 V vs RHE下CoOhO5−Ov的生成过程。图3. DFT计算：如图3a、b(晶体场图)所示，CoOh和CoTd都呈现在表面，向真空方向有轻微的向外运动，在此情况下，它们的电子结构会偏离理想的八面体和四面体晶体场。一个主要的变化是由于局部畸变导致d轨道的退化，在这种情况下，CoOh和CoTd都观察到强烈的自旋极化，这可以通过计算的磁矩来证明。这种极化也被投影态密度所证实，如插图所示，在CoOh的费米能量以上约1.4 eV处观察到一个自旋上升的尖峰，但在CoTd中没有发现。结合上述结果，生成了自旋极化晶体场图，再现了这些关键特征。在CoOh的情况下，eg(自旋向上)和t2g(自旋向下)都提供了位于导带最小值(CBM，图3a中的蓝线)的空态。不同的是，CoTd中的这种空态在~ 0.8 eV时由e轨道主导(只自旋向下)；重要的是，所有自旋状态都被完全占据了。上述差异会影响NO3−RR对NO3−的吸附和催化性能。如图3c (DOS谱图)所示，CoOh在价带最大值处提供丰富的态以促进强Co−N键，表现出优于CoTd的性能。如图3d所示，Ov将PDS的能垒从0.76 eV略微降低到0.55 eV，同时与*NH3生成相关的能量需求也变小了。图4. (CuxCo1-x)Co2O4的XPS表征和NO3−RR性能研究。在这项工作中，我们试图在不减少高活性CoOh数量的条件下，通过用其他阳离子(即Cu2+)替换部分CoTd来调整CoOh位点的电子结构。考虑到具有3d9电子构型的Cu2+相对于原Co (3d7)可以带来两个电子，我们选择Cu2+代替Co3O4的CoTd ((CuxCo1−x)Co2O4(x = 0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0))。如图4a所示，随着Cu掺杂量的增加，Co 2p3/2中Co3+Oh的结合能逐渐升高，说明引入Cu掺杂剂可以有效地调整CoOh的电子结构。然后，在1.0 M KOH和0.1 M NO3−的电解质中，在室温下评估这些(CuxCo1−x)Co2O4氧化物的NO3−RR活性(图4b, c)。有趣的是，CoOh的结合能与NH3的生成速率呈“火山型“相关，(Cu0.6Co0.4)Co2O4达到火山曲线的顶端(图4c)。也就是说，NO3−RR活性随CoOh电子结构的变化也遵循“火山型“曲线，这表明调整CoOh的局部电子结构是提高Co3O4基尖晶石NO3−RR活性的有效策略。令人印象深刻的是，(Cu0.6Co0.4)Co2O4的NO3−RR活性优于大多数报道的非贵金属基电催化剂(图4d)。

CO2的资源化利用是助力实现碳达峰、碳中和目标的重要途径。在众多的利用方式中，通过可再生的电能进行的电化学CO2还原反应（CO2RR）被视为最有工业应用前景的策略之一。在相关研究中尤以设计制备高活性、高选择性、高稳定性的催化剂材料用于活化稳定的线性CO2分子以及调控反应路径最为关键。此外，催化剂结构表征、活性位点识别、催化机理研究、构效关系探索也仍具有相当的挑战性。近年来，X射线吸收精细结构(XAFS)技术作为表征催化剂活性中心电子结构与配位环境的有力手段得到了研究者们的普遍关注，然而基于同步辐射光源的XAFS实验受限于机时紧张，往往不能满足研究者们的需求。为此，安徽创谱仪器科技有限公司开发了TableXAFS谱仪，可在实验室开展多种样品的XAFS/XES测试，实现对同步辐射光源进行的相关实验与研究的有效补充。2024新年伊始，创谱仪器将时刻怀抱“创启华章，谱写新程“的美好愿景，持续做好应用升级与产品研发，不断深化与各领域研究者们的合作关系。我们秉持着短波光谱仪器专家的责任与使命，不以噱头为卖点，积跬步以至千里，脚踏实地助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由。创行不倦同奋进，谱写新篇共致远！新的一年里，TableXAFS公众号也将继续推送谱仪的先进应用与论文成果，实事求是，用心为您提供技术服务~话不多说，下面就随着小编一起看TableXAFS谱仪在电催化CO2还原研究中的应用吧。—— 成果01 ——近年来，具有高活性、高原子利用率的单原子催化剂（SACs）被认为是优异的CO2RR催化剂。然而，SACs与载体之间的相互作用对催化性能影响的相关探究并不全面。特别是对酞菁钴（CoPc），这一已显示出有效的CO2RR活性的催化剂来说，基于其与载体之间可调的相互作用，通过微环境调控优化金属Co位点的催化性能是一种潜在但被忽视的策略。针对上述科学问题，浙江理工大学化学与化工学院的陈鹏作研究员和童赟副教授以酞菁钴(CoPc)为概念例，提出了一种以中空碳球(S-NHC)为载体的S原子掺杂策略，揭示了Co单原子的微环境调控与催化活性之间的内在关系。额外的S掺杂可能导致S-NHC样品中碳缺陷增加，并增加了吡咯氮的含量，导致CoPc/S-NHC电子相互作用更强，从而提高了CO2RR性能。本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对CoPc/S-NHC单原子催化剂材料进行了表征，确定了其中Co原子的存在形式与局部配位环境。如图1a所示，CoPc/S-NHC与未经S掺杂的CoPc/NHC单原子样品表现出了相近的吸收边位置，通过图1d所示的线性拟合表明样品中Co的价态分别为1.64与1.66，价态相较CoPC的降低可以归因于其与碳基底间通过π-π堆积作用产生的电子转移。图1b展示了各样品的k3加权傅里叶变换EXAFS谱图，单原子样品类似CoPc仅展现出位于约1.4Å附近的归属于Co-N第一壳层配位环境的信号。图1c显示的拟合结果表明CoPc/S-NHC样品中，Co-N散射路径的简并度为4，表明Co单原子与4个N原子成键。图1e与1f显示的小波变换谱图也进一步证实了上述分析结果。图1 单原子催化剂的XAFS表征结果 (a) XANES谱图 (b) FT-EXAFS谱图 (c) CoPc/S-NHC样品的R空间拟合结果 (d) 价态定量分析 (e，f) 小波变换谱图。该项研究成果以“Heterogeneous Cobalt Phthalocyanine/Sulfur-Modified Hollow Carbon Sphere for Boosting CO2 Electroreduction and Zn–CO2 Batteries”为题发表在期刊《Advanced Functional Materials》上。—— 成果02 ——在CO2RR过程中，先前的报道表明铜（Cu）基催化剂对C2+产物具有较高的选择性。然而，根据CO2RR合成C2+产物的反应机理，在催化剂表面同时实现CO2分子的高效活化，C1中间体的快速形成与适度吸附仍具有很大的挑战。为此，天津大学王中利教授课题组通过SiO2辅助的方法合成了一种Cu2O@SiO2-NH2催化剂，该催化剂具有高活性的复合界面，有效促进了CO2RR合成C2+产物，使C2+产物的法拉第效率达到了81.2%。图2展示了所合成催化剂的一系列表征结果，2a中XRD谱图说明包覆与修饰前后Cu2O的结构没有发生明显变化，但2b中Cu 2p XPS谱图表明了包覆过程中Cu与SiO2之间有明显的相互作用，使表面的Cu+向Cu2+转化。这一点也得到了图2c中Cu的LMM俄歇谱的验证，且相较Cu 2p来说观察到的化学位移更大。图2d表明表面修饰的-NH2基团有一部分水解形成-NH3+。进一步的在本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对样品的Cu元素价态与配位环境进行了表征。如图2e与2f所示，Cu K-edge XANES谱图表明Cu2O@SiO2-NH2中Cu的价态较高且介于+1价与+2价之间，这一结果与XPS数据相吻合。同时，傅里叶变换EXAFS谱图表明在Cu2O@SiO2-NH2样品中SiO2的引入使得Cu2O第一壳层Cu-O键的键长缩短。图2 各样品的 (a) XRD谱图 (b) Cu 2p XPS谱图 (c) Cu LMM 俄歇谱图 (d) N 1s XPS谱图 (e) Cu K-edge XANES谱图 (f) FT-EXAFS谱图。—— 成果03 ——CO2RR产物的选择性不仅取决于热力学速率决定步骤, 还取决于传质控制动力学。CO2RR发生在固-气-液三相反应界面, 气-液的平衡扩散可以有效抑制析氢竞争反应, 进而提高CO2RR的反应效率。基于上述理解，天津大学王中利教授课题组设计合成了如图3a所示的富晶界的Cu纳米带催化剂（ED-Cu）, 并构建了气-液平衡扩散的电极结构。在晶界效应和气-液平衡扩散的协同作用下, 优化后的电极在电流密度为700 mA cm-2时, 对C2H4和C2+产物的法拉第效率分别高达67.2%和82.1%。本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对ED-Cu样品的结构进行了表征。如图3b所示，ED-Cu样品的XANES谱图与Cu foil标准样品基本吻合，给出了对应的“指纹”信息。并且在图3c所示的傅里叶变换EXAFS谱图中，ED-Cu样品仅展现位于2.2Å附近的信号，归属于Cu-Cu配位的环境，并同样与Cu foil标样保持一致。XAFS结合其他表征结果进一步说明了ED-Cu样品中Cu的金属态存在形式。图3 (a) ED-Cu纳米带样品的制备示意图及电镜图片 (b) ED-Cu样品的Cu K-edge XANES谱图 (c) FT-EXAFS谱图。总的来说，本研究设计了一种高活性Cu催化剂和电极结构, 为后续更为高效的电催化CO2还原为C2+产物提供了参考。相关研究成果以论文的形式发表在期刊《Chinese Journal of Catalysis》上，题为“Grain boundary‐abundant copper nanoribbons on balanced gas‐liquid diffusion electrodes for efficient CO2 electroreduction to C2H4”

催化反应可大致根据所消耗能量的来源而分为热催化、光催化、电催化等。而热催化作为人们最早发现的一种通过加热的手段来为体系提供跨越反应能垒能量的方式，在当今工业生产中有着广泛的应用，例如合成氨反应、费托工艺、裂解反应、氧化反应等等。事实上，在包括热催化在内的多种催化反应的研究中，设计与开发高活性、高选择性、高稳定性的催化剂以及探究催化剂的构-效关系始终是催化科学中的核心问题，并且进一步的揭示催化反应机理，破解“催化黑箱”也是极具挑战性的课题。近年来，X射线吸收精细结构(XAFS)技术作为表征催化剂活性中心电子结构与配位环境的有力手段得到了研究者们的普遍关注，然而基于同步辐射光源的XAFS实验受限于机时紧张，往往不能满足研究者们的需求。为此，安徽创谱仪器科技有限公司开发了TableXAFS谱仪，可在实验室开展多种样品的XAFS/XES测试，对于在同步辐射光源实验平台开展的相关测试和数据形成有效补充，助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由。下面就随着小编一起看TableXAFS谱仪在热催化剂表征中的应用吧。—— 成果01 ——氨气作为一种无碳绿氢来源，其热催化分解反应的研究重点之一为寻找替代Ru基催化剂的材料。在各种非贵金属中，尤以Co基催化剂的研究最受关注。虽然先前的研究表明，碱金属助剂的添加可以调控Co基催化剂的电子结构以及酸碱性。然而，受限于催化剂中各类型载体的使用，使得碱金属助剂的具体促进作用仍不清楚。因而基于上述科学问题，中国科学技术大学王占东教授课题组制备了未经负载的Co3O4作为模型催化剂，深入探究了碱金属助剂对于催化剂构-效关系的影响。在本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对不同助剂掺杂量的Na-Co3O4催化剂中Co的价态以及配位环境进行了表征。如图1a所示，不同Na掺杂量的催化剂其归一化后的Co K-edge XANES谱图显示了接近的吸收边位置，说明Co的平均氧化态在各样品中相似。图1b展示了不同样品的傅里叶变换EXAFS谱图，可以看出归属于第一壳层的Co-O配位峰以及第二壳层的Co-Co八面体（Oh，Co3+）与Co-Co四面体（Td，Co2+）散射路径。特别是随着Na掺杂量的升高引起了Co3O4不同程度的结构畸变，反映在谱图中表现为Co原子配位数的降低，而这又进一步影响了样品的还原特性，最终拥有更多可还原Co3+的1.22% Na-Co3O4样品展现出了最佳的催化性能。总的来说，本工作为更深入的理解碱金属助剂在Co基催化剂用于氨气热催化分解反应中的促进作用提供了新的思路。研究成果以论文的形式发表在期刊《Applied Catalysis B: Environmental》上，题为“Enhanced ammonia decomposition activity over unsupported Co3O4: Unravelling the promotion effect of alkali metal”图1不同助剂掺杂量Na-Co3O4样品的 (a) Co K-edge XANES 谱图 (b) FT-EXAFS谱图—— 成果02 ——负载型催化剂的催化性能很大程度上取决于载体的种类与性质，在Pd基催化剂应用于CO氧化的研究中，得益于CeO2优异的储放氧能力被广泛的用作载体材料。并且相关报道也指出向CeO2中引入其他元素，如Ti等可以进一步提升其还原性，促进晶格氧的活化过程，加速催化反应的进行。然而，受限于氢氧化钛和氢氧化铈之间溶解度积常数的巨大差异，合成均一的TiO2-CeO2载体材料仍是一大挑战。为此，复旦大学沈伟教授课题组通过一种原位捕获策略设计制备了担载在均一TiO2-CeO2固溶体上的Pd催化剂（PTC-iC）。如图2a所示，相较一步溶胶-凝胶法制备的Pd/TiO2−CeO2（PTC）以及不引入Ti元素的Pd/CeO2（PC-iC），PTC-iC展现了更为优异的CO氧化性能以及催化稳定性。在本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对不同样品中Ce元素的原子配位环境进行了表征。如图2b所示，Ce L3-edge傅里叶变换EXAFS谱图表明在PTC-iC样品中Ce-O键长相较PTC以及PC-iC中缩短，结合其他表征手段分析可知这是由于CeO2晶格中Ce原子被Ti原子取代所致，进一步证实了均一TiO2-CeO2的形成。此外特别值得一提的是，Ce元素的L3吸收边能量为5723 eV，较低的能量同样对谱仪的性能提出了一定的要求。得益于创谱仪器自主工艺的核心元器件—X射线弯晶单色器（具备高通量、高分辨和多晶向等优点）的使用，TableXAFS谱仪可以实现能量覆盖范围内（4.5-20 keV）元素的定制、优化测试。总的来说，本工作为先进贵金属基催化剂制备过程中复合氧化物载体的精确特性调制提供了一种可行的策略。  研究成果以论文的形式发表在期刊《ACS Applied Materials & Interfaces》上，题为“Fabricating Uniform TiO2−CeO2 Solid Solution Supported Pd Catalysts by an In Situ Capture Strategy for Low-Temperature CO Oxidation”图2 不同样品的 （a）CO氧化催化性能 (b) Ce L3-edge FT-EXAFS谱图

CO2通过光催化还原生成高附加值的化合物被视为一种非常有前景的温室气体资源化利用方式。研究中的首要目标就是设计开发性能优异的催化材料以有效的实现对太阳光的充分利用、光生载流子的高效迁移、CO2分子的吸附与活化。因而科学家们做了大量的研究工作用以探究催化剂的构-效关系。X射线吸收精细结构(XAFS)技术作为表征催化剂活性中心电子结构与配位环境的有力手段近年来得到了研究者们的普遍关注，然而基于同步辐射光源的XAFS实验受限于机时紧张，往往不能满足研究者们的需求。为此，安徽创谱仪器科技有限公司开发了TableXAFS谱仪，可在实验室开展多种样品的XAFS/XES测试，对于在同步辐射光源实验平台开展的相关测试和数据形成有效补充，助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由。事实上，基于TableXAFS谱仪的应用拓展能力，研究者们也开展了光催化CO2还原的原位XAFS研究，相关成果发表在高水平期刊之上。下面就随着小编一起，进一步看TableXAFS谱仪如何助力光催化CO2还原的研究吧~—— 成果展示 ——在CO2经光催化还原为甲烷的路径中，一个巨大的挑战就是质子与CO2的耦合和质子与质子间的耦合存在着剧烈的竞争，这最终导致产物CH4的选择性比较低。有鉴于这一科学问题，西南石油大学周莹教授团队设计并通过热解法制备了如图1a所示的氮掺杂碳封装金属Co纳米颗粒(N-C@Co)结构的光催化剂，实现了CO2还原过程中CH4产物的高选择性。通过原位漫反射红外以及DFT计算，从实验和理论模拟两个角度揭示了催化剂的高效工作机制在于N-C@Co表面与反应物H2O分子间形成的分子间氢键抑制了质子的自由迁移以及关键中间体CO的脱附。在本工作中，研究者们利用创谱仪器TableXAFS谱仪对N-C@Co光催化剂的电子结构与Co原子的局部配位环境进行了表征，所得XANES以及EXAFS结果对于理论计算中模型的构建以及进一步阐明催化剂的构效关系起到了至关重要的作用。如图1b的近边谱图所示，N-C@Co位于Co foil与CoO标准物质之间，说明其中Co物种的价态介于0价与+2价之间。图1c的R空间谱图表明N-C@Co样品中不存在Co-(O)-Co的散射路径，表明其中没有CoOx物种的存在，这一点也得到了图1d中样品小波变换谱图的证实。进一步的，研究者们对N-C@Co的拓展边结果进行了拟合，结果如图1e-f所示，Co纳米颗粒核通过Co-C成键的形式与氮掺杂碳壳层产生强相互作用，促进了载流子的分离效率，相较纯金属Co显著提高了N-C@Co表面的光生电子浓度。特别值得一提的是如图1f中灰线所示，TableXAFS谱仪所得结果在高k区域仍保持高信噪比，体现了测试数据较高的质量。图1 (a) N-C@Co光催化剂的结构与形貌表征 (b-d) N-C@Co及参考样品的XANES、FT-EXAFS、小波变换谱图 (e-f) N-C@Co的EXAFS谱图在R、q、k空间的拟合结果。总的来说，这一研究工作为设计出具有高CH4选择性的CO2还原光催化剂提供了思路，论文第一作者为马敏智，通讯作者为黄泽皑，周莹。相关成果以“Intermolecular hydrogen bond modulating the selective coupling of protons and CO2 to CH4 over nitrogen-doped carbon layers modified cobalt”为题发表在《Chemical Engineering Journal》期刊上。

TableXAFS谱仪是由安徽创谱仪器科技有限公司设计研发的X射线吸收精细结构谱仪。可在实验室实现绝大部分样品的XAFS/XES测试，免去同步辐射光源的机时申请与等候的烦恼，助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由。自2022年伊始推向市场以来，基于创谱仪器专业的短波光谱仪器开发制造能力，已完成多台TableXAFS谱仪的批量交付。越来越多的科研工作者们使用TableXAFS谱仪获得了高质量的实验数据，持续发表的研究论文也进一步体现了TableXAFS谱仪强大的应用广度与支持深度，用户的成果与满意是支持我们持之以恒进行产品研发的最大动力！特别值得一提的是，以下来自青海大学化工学院的科研成果中均利用TableXAFS谱仪对样品中的Mo元素进行了测试。Mo元素的K边吸收能量为20 keV，通过同行评议的SCI论文进一步验证了TableXAFS谱仪的能量覆盖范围（4.5-20 keV）。成果一：以MoS2为代表的过渡金属硫属化合物以其更高的理论容量（670 mA h g-1）以及更大的层间距（0.62 nm）被视作锂离子电池（LIBs）石墨负极的替代材料之一。根据不同的配位模型以及层与层间的堆叠方式，MoS2可以表现为热力学更稳定的六方晶系2H相以及金属相四方晶系1T相。先前的研究表明，相较2H MoS2，1T MoS2拥有更高的导电性以及亲水特性。有鉴于此，青海大学化工学院徐本花副教授课题组使用水热合成法制备了生长在氧化石墨烯（GO）上的MoS2纳米片，通过调控合成过程中尿素的添加量，1T相MoS2的比例最高可达81.12%，电化学测试结果表明所制备的1T MoS2/GO (1 g)表现出了优异的储锂性能和稳定性。在本工作中，研究者们使用创谱仪器在青海大学交付的TableXAFS-500谱仪对所制备的纳米复合材料的价态及化学环境进行了表征。如图1a所示，Mo K-edge XANES谱图表明所制备的1T MoS2/GO (1 g)与 2H MoS2/GO (1 g)表现出了相近的吸收边位置，且Mo元素的化学价态为+4价。在图1b所示的傅立叶变换EXAFS谱图中，相较2H MoS2/GO (1 g)仅表现出一种Mo-Mo的散射路径， 1T MoS2/GO (1 g)中第二壳层Mo-Mo散射路径分裂为H1与H2两个峰，进一步表明了材料中1T与2H相的混合共存状态。图1c-1e显示了不同样品的小波变换谱图，其中1T MoS2/GO (1 g)的散射中心在R方向上位于0.19 nm，对应于样品中的Mo-S键。该研究成果以“High-content 1T phase MoS2 nanosheets coupled on graphene oxide for lithium-ion batteries”为题发表在《Journal of Alloys and Compounds》期刊上。图1 (a) 样品Mo K-edge XANES谱图 (b) 样品的FT-EXAFS谱图 (c) 样品的小波变换谱图成果二：柔性电阻式随机存取存储器（FRRAM）具有结构简单、开关电压低、可弯曲、和可扩展性好等特点，因而在可穿戴式电子设备中显示出相当大的应用潜力。FRRAM器件通常由金属/阻变层/金属（M-I-M）结构组成，在各类阻变层材料中，MoS2因其独特的能带结构、优异的电子迁移率以及丰富的硫空位得到了研究者们的广泛关注。为此，青海大学化工学院徐本花副教授课题组通过两步水热法设计合成了嵌入在海藻酸钠（SA）中的1T MoS2/CoS2纳米棒，所制备的1T MoS2/CoS2-SA纳米复合材料薄膜用于Al/1T MoS2/CoS2-SA/ITO/PET器件的插层材料时表现出了优异的阻变特性。在本工作中，研究者们使用创谱仪器在青海大学交付的TableXAFS-500谱仪对所制备的纳米复合材料的电子结构与配位环境进行了表征。如图2a所示，1T MoS2/CoS2中Co的吸收边向高能偏移，这与图2c所示的样品Mo K-edge XANES中Mo的吸收边位置向低能位置偏移相吻合，表明了异质结构中电荷的转移降低了Mo元素的价态。此外，图2b以及图2d中所示的Co K-edge和Mo K-edge的傅立叶变换EXAFS谱图表明了1T MoS2/CoS2样品中Co-S键的形成及其对Mo-S和Mo-Mo键键长与配位数的调控作用。R空间中的结果同样也得到了图2e中不同样品的小波变换谱图的证实。该研究成果以“1T MoS2/CoS2 Heterostructures Enabling Enhanced Resistive Switching Behavior in Sodium Alginate-based Flexible Memristors”为题发表在《Journal of Materials Chemistry C》期刊上。图2 (a, c) 样品的Co K-edge 与Mo K-edge XANES谱图 (b, d) 样品的Co K-edge 与Mo K-edge FT-EXAFS谱图 (e) 样品的小波变换谱图图3 青海大学化工学院用户测试样品中

以下成果于2023年12月2日以"Nonredox trivalent nickel catalyzing nucleophilic electrooxidation of organics"为题发表在Nature Communications 2023, 14, 7987上。南京大学现代工程与应用科学学院博士生颜元东为论文第一作者、闫世成教授为论文通讯作者。工作中Ni K-edge原位XANES实验在创谱仪器TableXAFS-500A仪器上完成，且得到北京航空航天大学郝维昌教授团队的支持和帮助。”电化学界面电子转移机制是电化学研究的重要课题。1931年，R. W. Gurney提出电化学反应的电子转移量子力学机制(Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Containing Papers of a Mathematical and Physical Character, 1931, 134, 137-154)， 认为电极稳态电流起因于电极/电解液界面等能电子宏量隧穿效应。此后，1952年，W. F. Libby 提出了等能电子转移需满足Franck-Condon原理 (J. Phy. Chem. 1952, 56, 863)，即电子转移时间尺度远快于分子构型变化。而后，在1955-1965年间, R. A. Marcus 提出了Marcus电荷转移理论 (J. Chem. Phys. 1956, 24, 966; Ann. Rev. Phys. Chem. 1964, 15, 155；J. Chem. Phys. 1965, 43, 679), 明确指出在电化学反应过程中电子转移是绝热非辐射过程，并且电子转移时间尺度通常在10-15 秒，而反应分子构型变化在 10-13 -10-11 秒，因此可以认为当电子转移发生时，反应物分子几何构型尚没有发生变化，电极与反应分子之间的电子转移遵循等能转移机制。图1. 理解水氧化和尿素氧化机理性挑战。（a）碱性电解液中Ni(OH)2电极水电氧化反应的典型阳极极化曲线。（b）Ni(OH)2电极尿素电氧化反应的典型阳极极化曲线。（c）电荷转移机制研究所采用的理论和实验方法。图2. 水氧化和尿素氧化的本质差异。（a）尿素氧化（UOR）和水氧化（OER）极化曲线对比。（b）尿素和水分子中每个原子的∆sk，以此识别亲核原子。（c）尿素和水的HOMO能级和NiOOH的费米能级对比。为澄清电氧化催化层内电荷转移机制，首先对比了水氧化和有机物氧化二者差异性。对于Ni(OH)2电极，水氧化通常发生在Ni2+(OH)2/Ni3+OOH氧化之后，这意味着，尽管Ni2+ (3d8, t2g6eg2) 通过Ni(OH)2 → NiOOH + H+ + e- （质子耦合电子转移）氧化为Ni3+ (3d7, t2g6eg1)，提供了可供电子转移的未占据轨道，但NiOOH仍然不能氧化水。相比之下，一旦Ni(OH)2被氧化成NiOOH，有机物（如醇、葡萄糖、尿素和联氨等）立即被电解。为理解Ni3+为什么能直接氧化尿素而不能氧化水，我们提出以(∆sk, HOMO)组合判据来进行理论解释，其中∆sk值的大小可以帮助判断分子中哪个原子是亲核位点，而HOMO能级与电极费米能级之间的关系可以作为反应能否发生的热力学判据。理论计算结果表明，NiOOH的费米能级(-7.4 eV)比尿素的HOMO能级(-6.72 eV)更负，说明尿素HOMO能级电子的化学势足够高，可以驱动电子从成键轨道向催化中心转移。并且∆sk值计算表明，在尿素分子中羰基氧是最亲核位点（∆sk = -0.643），能够发动亲核攻击Ni活性位建立能量转移通道。相比之下，虽然水分子中氧的∆sk也很负(-0.607)，但水的HOMO能级(-7.99 eV)比NiOOH的费米能级更深，表明触发水氧化电子转移的热力学要求更高。图3. 非氧化还原三价镍作为尿素电氧催化中心的证据。（a）计时电流-电位数据拟合得到的线性扫描伏安曲线。（b-d）Ni(OH)2电极尿素电氧化的电位依赖的b）原位拉曼光谱，c）原位紫外-可见吸收光谱，d）原位镍K边X射线吸收近边结构谱。（e）Ni(OH)2电极开路电压在电解液注入尿素前后的多段衰减。（f）当阳极电位在1.45 V和1.31 V之间阶跃时电流密度变化。通过静态线性扫描伏安曲线、原位拉曼、原位紫外可见吸收谱、原位X射线近边吸收、开路电压衰减、快速切换电位等手段，我们发现三价镍氧化尿素是自发反应，且动力学过程极快。通过Ni2+离子强丁二酮肟耦合剂监测（监测浓度极限nM，时间尺度ns）确认了Ni3+氧化尿素为亲核攻击和空轨道直接转移电子机制，这种非氧化还原的三价镍在氧化有机物中表现出优异的动力学特性。理论计算和实验证实，能够被三价镍高效氧化的有机物的HOMO能级在-7.4 eV到-6 eV（相对于真空能级）之间；并且其亲核官能团中亲核原子∆sk在-0.65到-0.15之间。有机物亲核官能团可以是羟基(甲醇、乙醇、苯甲醇)、羰基(甲酰胺、尿素、甲醛、葡萄糖和N-乙酰氨基葡萄糖)和氨基(苄胺)。快速的电氧化动力学可归因于有机物分子亲核位点和Ni3+ (t2g6eg1)未占据eg轨道的等能电子转移通道的建立。因此，我们可以清晰地描述完整的电化学电子转移过程，对于电催化反应来说，外电压首先将活性中心极化到高价态，此过程可能伴随质子耦合电子转移的相变过程，处于高价态的催化活性中心与反应分子通过轨道交叠形成成键轨道作为电子转移的能量通道，二者之间电子转移遵循Marcus电荷转移理论，即发生宏量等能电子隧穿，而催化中心则通过高价活性离子的未占据轨道直接转移电子，此时催化中心并不发生价态变化，通常遵循双/超交换电子转移至外电路。我们的发现对于设计高效催化剂和鉴别基于非氧化还原催化剂进行高效能量转换的动力学极快的有机电氧化具有重要价值。图4. 三价镍直接电荷转移动力学。（a）双化学工作站监测电极反应动力学。（b）当阳极电位在1.45 V和1.4 V之间阶跃时，电池反应动力学。（c）含有丁二酮肟钠盐的电解液中的恒电压反应及实时电解液光学照片。（d）含有丁二酮肟钠盐的电解液中CV循环扫模拟电子转移经由Ni(OH)2/NiOOH氧化-还原过程的电解液光学照片。（e）阻抗谱监测催化层/体相和催化层/电解液界面电子转移动力学。（f）通过Ni3+ (t2g6eg1)未占据的eg轨道进行直接电子转移示意图。图5. 三价镍电氧化有机物的通用性。（a）以亲核原子∆sk和小分子的HOMO能级作为描述符，筛选可能被Ni3+有效氧化的有机物。（b）可被Ni3+氧化的有机物的HOMO能级和结构式。（c）不可被Ni3+氧化的有机物的HOMO能级和结构式。

TableXAFS谱仪是由安徽创谱仪器科技有限公司设计研发的X射线吸收精细结构谱仪。可在实验室实现同步辐射光源线站功能，免去机时申请与等候的烦恼，助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由。自2022年伊始推向市场以来，基于创谱仪器专业的短波光谱仪器开发制造能力，已完成多台TableXAFS谱仪的批量交付。越来越多的科研工作者们使用TableXAFS谱仪获得了高质量的实验数据，持续发表的研究论文也进一步体现了TableXAFS谱仪强大的应用广度与支持深度，用户的成果与满意是支持我们持之以恒进行产品研发的最大动力！下面就随着小编一起，看安徽大学材料科学与工程学院的研究者们利用TableXAFS谱仪所发表的科研成果吧。—— 成果01 ——随着无线通信和电磁技术的快速发展，电磁辐射污染已不可避免的成为了人们亟待解决的问题，开发先进的电磁波（Electromagnetic wave, EMW）吸收材料是解决这一问题的关键，同时材料的轻质化和超薄化也是研究者们追究的主要目标。为此，安徽大学张惠教授团队通过奥斯瓦尔德熟化（Ostwald ripening）以及相变工程手段合成制备了氮掺杂碳中空微球封装的Ni/Ni2P异质结构（Ni/Ni2P/CNs），展现出了优异的电磁波吸收性能。在本工作中，研究者们使用创谱仪器在安徽大学交付的TableXAFS-500谱仪对材料的结构和化学状态进行了表征与分析。如图1a所示的材料与标准样品的XANES谱图表明Ni/Ni2P/CNs中Ni的价态介于0价与2价之间，图1b所示的傅立叶变换EXAFS谱图进一步证实了样品中存在Ni-P配位环境以及异质结结构的形成。总的来说，本研究为高性能电磁波吸收材料的合理设计以及实现传导损耗和极化损耗平衡下的介电极化增强提供了新思路。研究成果以论文的形式发表在期刊《Journal of Materials Chemistry A》上，题为“Optimizing dielectric polarization for electromagnetic wave attenuation via an enhanced Maxwell–Wagner–Sillars effect in hollow carbon microspheres”图1 (a) Ni/Ni2P/CNs与标准样品的Ni K-edge XANES谱图；(b) FT-EXAFS谱图、—— 成果02 ——电催化亚硝酸根（NO2-）还原不仅有助于消除亚硝酸盐对水体的污染，同时可以合成具有高附加值的化学品—氨（NH3），然而复杂的反应过程和较高的反应能垒对催化剂的性能提出了一定的挑战。为此，安徽大学陈平教授课题组通过退火、还原、电化学沉积方法制备了如图2a所示的Co3O4-x/Co纳米复合材料。得益于Co纳米颗粒与富含氧空位的Co3O4-x间的协同作用，Co3O4-x/Co展现出了优异的电催化性能，氨产率为0.628 mmol h-1 cm-2（-1.1 V vs. RHE），法拉第效率为97 %（-0.8 V vs. RHE）。在本工作中，研究者们使用创谱仪器在安徽大学交付的TableXAFS-500谱仪对催化剂的价态及配位环境进行了表征。如图2b所示，Co3O4-x/Co的XANES谱图接近于标准的Co3O4，表明Co的平均化学态介于+2价与+3价之间。图2c所示的傅立叶变换EXAFS谱图也表明样品中存在第一壳层Co-O与第二壳层Co-Co的配位环境，且由于氧空位的存在其配位数偏低。这一结果同样得到了图2d所示的样品小波变换谱图的证实。该研究成果以 “A Co3O4-x/Co nanocomposite with synergistically enhanced electrochemical activity for reduction of nitrite to ammonia” 为题发表在《Electrochimica Acta》上。图2 (a) 催化剂的制备示意图；(b) Co3O4-x/Co与对比样品的Co K-edge XANES谱图；(c) FT-EXAFS谱图；(d) 小波变换谱图。图3 安徽大学材料科学与工程学院用户测试样品中

2023第十六届中国科学仪器发展年会(ACCSI2023)将于2023年5月17-19日在北京雁栖湖国际会展中心盛大召开。ACCSI2023作为科学仪器行业高级别产业峰会，经过16年的发展，已被业界誉为科学仪器行业的“达沃斯”论坛。ACCSI2023以“创新发展 产业互联 — 助力北京怀柔打造科学仪器技术创新策源地”为主题，促进中国科学仪器行业健康快速发展，搭建科学仪器行业“政、产、学、研、用、资、媒”等各方有效交流平台，助推北京市“两区”建设。安徽创谱仪器科技有限公司部分高管应邀出席此次盛会，并出席同期举办的“3i奖：仪器及检测风云榜颁奖盛典”。 安徽创谱仪器科技有限公司作为ACCSI2023赞助商，特设专业展区——“B46” ，携多款当家产品亮相，诚邀您赴会参观！ 公司简介：：创谱仪器基于数十年同步辐射线站光学及谱学设备设计、研发、交付的技术和经验积累，聚焦于X射线到真空紫外波段的核心器件、模组和分析测试系统，致力于为大科学装置、物理/化学/材料等前沿科学研究以及半导体与集成电路、新能源与储能技术、新材料、化学化工与生物医药等产业领域提供短波光学和短波光谱学解决方案。根植于科技前沿 - 我们的技术源于国家同步辐射实验室，具备提供全套Turnkey解决方案（设计-开发-调试-维护）的能力。已在合肥光源、上海光源、北京同步辐射等大科学装置运行使用，并通过用户及机构的专业验证。立足于中国制造 - 我们自主研发关键光学部件，可根据不同用户需求进行定制解决方案，已实现国内光子科学装置的全面覆盖，完成了包括同步辐射、自由电子激光、高能激光装置、磁约束等离子体装置等线站项目建设。放眼于世界水平 - 创谱仪器拥有专业全面的博士创新团队，专注于高端科学仪器“卡脖子”难题，与世界一流大学及科研机构合作，致力于先进科学仪器开发。产品板块短波光学定制解决方案：我们为大科学装置提供短波光学解决方案，包括弯晶光学系统、大型光束传输系统、科研级单色器/光谱仪以及系统的设计、安装调试、改造升级等。精密光学机械设备：为光学平台提供机械运动机构及相应设备如：静力水准仪、精密可调狭缝、精密位移台、光谱采集望远镜等。VUV/EUV谱仪：适用于EUV光刻、高次谐波系统、等离子体诊断等领域。桌面式X射线吸收精细结构（XAFS）谱仪：自主研发桌面式XAFS谱仪，其测量谱图与同步辐射高度一致，在实验室中即可完成元素结构、价态、配位情况、分子轨道、键长、能带结构等的测量表征。广泛用于化学催化领域、材料科学及新能源领域、环境科学领域、生物大分子研究等，助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由。       

日前，安徽省经济和信息化厅公布了2023年第一批安徽省首台套重大技术装备名单，创谱仪器自主研制的“X射线吸收精细结构谱仪”成功入选。首台套重大技术装备是指经过技术创新，其品种、规格或技术参数实现重大突破，拥有自主知识产权，在同类产品中达到省内领先水平以上，市场前景良好的装备产品，是衡量企业核心竞争力、体现制造业高质量发展水平的重要标志之一。此次入选的“X射线吸收精细结构谱仪”，利用常规X光源实现X射线吸收精细结构（XAFS）的光谱测量，作为微观材料检测最前沿的工具之一，对同步辐射等重大科技基础设施及电子显微镜、X射线衍射仪等科学仪器具有很好的补充和拓展作用。该产品目前已被北京大学、北京航空航天大学、天津大学、华北电力大学、青海大学、安徽大学等多家高校选购，有效助力相关科学研究和应用开拓！

       双创热潮，涌动江淮。8月29日-30日，第十一届中国创新创业大赛安徽赛区总决赛迎来巅峰对决，来自全省16个市的1395家参赛企业经过市级初赛、决赛以及省级半决赛的多轮鏖战比拼，最终遴选出46家优秀科创企业晋级安徽赛区总决赛，在江淮大地上演了一场既“高精尖”又“接地气”的科创盛宴。创谱仪器联合创始人安宁/李朝阳博士参加总决赛路演       继荣获第十一届中国创新创业大赛安徽赛区合肥市赛暨2022合肥市“创新、创业、创造”大赛一等奖后，创谱仪器在安徽赛区总决赛中再接再厉，再传捷报，最终以总分91.27分的优秀成绩位列安徽赛区总决赛第一名，并将晋级全国赛。创谱仪器联合创始人/CTO李朝阳博士现场汇报       科技强国，仪器先行。创谱仪器将坚持“为国产高端科学仪器解决卡脖子问题”的初心，深耕短波光谱技术领域，夯实核心技术能力，为国产高端科学仪器产业的振兴贡献力量。

从同步辐射线站到桌面级尺寸，我们做到了！Hi, XAFS我们终于可以实验室见了！创谱仪器推出的桌面式X射线吸收谱仪（TableXAFS），采用常规X射线光源，能够获得与同步辐射光源数据质量接近的测量结果，助您实现“想测就测、随时可测”的XAFS自由。对于材料样品的局域结构信息，XAFS是最有力的工具，通过它可以得到元素化学价态、配位数与键长等信息。设备参数产品特点//创新&高精度研发- 采用高精度大口径球面晶体，具有高集光效率和信噪比- 高精度、高稳定性能量扫描机构，提高能量分辨率- 专业的应用技术支持和数据分析支持//小尺寸&大功能- 小型化桌面式设计，使用和维护成本低- 近边吸收快扫功能- 远程数据传输，实时了解实验进程和结果- 高能谱分辨，获得与同步辐射接近的吸收谱（XANES+EXAFS）数据- 多重安全防护联锁，保证设备和人身安全//专业性&灵活性- 可自动换样- 参数预置，一键快速测量- 标准样品和数据库（可选）- 支持原位测试等扩展功能（可选）典型应用新能源储能电池、燃料电池、光催化、储氢材料、碳捕获等；催化多相催化、纳米颗粒催化剂、单原子催化剂等；材料科学复杂体系与无序材料、放射性核素、表面及介面研究等；环境科学矿物、工业制品中重金属元素价态和化学性质分析。实测案例//Cu单原子催化剂（浓度5%）//