仪器网(yiqi.com)欢迎您!

| 注册2 登录
网站首页-资讯-专题- 微头条-话题-产品- 品牌库-搜索-供应商- 展会-招标-采购- 社区-知识-技术-资料库-方案-产品库- 视频

问答社区

材料化学应读些什么书我今年学了材料化学

hsfdjrydujursd 2018-11-16 21:58:59 431  浏览
  •  

参与评论

全部评论(0条)

热门问答

材料化学应读些什么书我今年学了材料化学
 
2018-11-16 21:58:59 431 0
材料化学的研究进展
 
2018-11-28 22:21:24 300 0
材料化学的应用领域有哪些
 
2018-12-01 07:46:03 460 0
做纳米材料化学一定要好吗
 
2017-03-30 10:50:02 327 1
无机材料化学季惠明纳米部分
 
2016-06-21 02:18:26 337 1
分析无机材料化学组成的方法有哪些?各有什么优缺点
 
2016-03-21 09:57:02 377 1
学习建筑装饰材料化学检测技术的收获与体会
学习建筑装饰材料化学检测技术的收获与体会
2016-11-08 04:01:24 505 1
我今年51岁CT片显示脑萎缩应如何ZL
 
2018-06-17 23:10:18 442 1
选择打孔器应注意些什么
 
2017-10-21 06:12:38 379 1
结核性胸膜炎应注意些什么?
我先说一说我的病情.我刚开始就是高烧,39度以上,并伴有胸闷,刚开始并不以为意.但是高烧一直不退,医院做了各种检查,也曾做个OT皮试也没有查出结核病菌来,高烧一直烧了52天,胸腔穿刺做了11次,痛苦无比,后来转院根据临床诊断是结核性胸膜炎,然后就拜复平用了一个... 我先说一说我的病情.我刚开始就是高烧,39度以上,并伴有胸闷,刚开始并不以为意.但是高烧一直不退,医院做了各种检查,也曾做个OT皮试也没有查出结核病菌来,高烧一直烧了52天,胸腔穿刺做了11次,痛苦无比,后来转院根据临床诊断是结核性胸膜炎,然后就拜复平用了一个月(这药副作用特大,难受)并一直用盐酸乙胺丁醇和异胭肼.我是一名再校大学生,因为这场病击溃了我很很强壮的身体,本来做了休学的准备,在家复查了两次已经没有胸水,胸膜还是肥厚,我觉得没有什么大问题就复学了,现在我一个人在外地上学,因为以前没有得过这么重的病,所以心理上总是有阴影,希望有好心人根据我的情况,详细的说说我在生活各个方面的注意事项,谢谢. 展开
2006-11-11 05:50:02 479 2
我喜欢喝日照绿茶,问一下喝茶应注意些什么吗
我很喜欢喝茶特别是日照绿茶,问一下;经常喝一种茶茶对身体会不会有害啊,应注意下什么呐
2014-04-26 04:02:37 610 2
我喜欢喝日照绿茶,问一下喝茶应注意些什么吗
我很喜欢喝茶特别是日照绿茶,问一下;经常喝一种茶茶对身体会不会有害啊,应注意下什么呐
2013-08-31 21:32:55 605 2
学术前沿|Z新实验室台式XAFS/XES谱仪,助力材料化学领域结构分析与应用

引言

    自W. C. Röntgen于1895年发现X射线以来,X射线应用技术得到了长足发展,包括X射线衍射、吸收、散射、荧光及光电子谱学等(图1a)。其中Maurice de Broglie在1913年首 次测到了X射线吸收边, 1920年Friche和Hertz首 次发现了X射线精细结构(X-ray absorption fine structure),但直到上世纪七十年代Sayers、Stern和Lytle开创性地通过傅里叶变换从X射线吸收谱中得到了详细结构参数,短程有序理论(SRO)才被人们所广泛接受。随着同步辐射光源(Synchrotron X-ray light sources)的大量应用,XAFS技术(图1b,包含XANES(X-ray absorption near-edge structure)和EXFAS (Extended X-ray absorption fine structure ))才逐渐发展成为一种非常实用的结构分析方法。由于XAFS对ZX吸收原子的局域结构(尤其是在0.1 nm范围内)及其化学环境十分敏感,因而可以在原子尺度上给出某一特征原子周围几个临近配位壳层的结构信息,包括配位原子种类及其与ZX原子的距离,配位数,无序度等,被广泛应用于物理,化学,材料,生物和环境科学等领域,解决了一系列重大科学问题。
 
图1. X射线应用技术概括及XAFS技术分类 
 
    然而,由于XAFS技术通常依赖于同步辐射X射线光源, 而其不像其他设施容易被大众所获得,极大地限制了XAFS技术在各领域的大范围应用。近年来实验室用台式XAFS谱仪的出现,使得在实验室日常使用XAFS技术进行材料的精细结构分析成为了可能。2013年首台实验室用台式XAFS谱仪诞生于美国华盛顿大学物理系Gerald T. Seidler教授课题组,并于2015年成立了easyXAFS公司,致力于实验室用台式XAFS谱仪在的推广和应用。台式XAFS谱仪采用了独有的X射线单色器设计,无需使用同步辐射光源,在常规的实验室环境中即可实现X射线吸收精细结构的测量和分析,以极高的灵敏度和光源质量,得到了可以媲美同步辐射水平的X射线吸收谱图,实现对元素的定性和定量分析,价态分析,配位结构解析等

工作原理

    美国easyXAFS公司的台式XAFS/XES谱仪其工作原理如图2a所示,光路图为:X射线源---球面弯曲晶体(SBCA)---X射线探测器(SDD)。其特有的罗兰环单色器工作原理如图2b所示,X射线源和SDD探测器均设有滑动杆,在X射线照射过程中,两者可以随之进行滑动调节,其中满足布拉格方程的单色X射线被SBCA重新汇聚于罗兰环的另一点,并被X射线探测器检测和收集, 从而获得不同能量的单色X射线。


 
图2. (a)XAFS/XES谱仪光路图;(b)罗兰环单色器工作原理图

产品特点

美国easyXAFS公司的台式XAFS/XES谱仪具有以下特点:

1. 台式设计,可以在实验室内随时满足日常使用(如图3)

 
图3. 台式实验室用XAFS/XES谱仪实物图

2. LabVIEW软件脚本控制,附带7位自动样品轮, 可以同时进行多个样品或样品参数条件下的测试 (如图4)

 
图4. 台式实验室用XAFS/XES谱仪内部结构图及7位自动样品轮图
 
3. 可集成辅助设备,控制样品条件,适用于对空气敏感的样品的检测或一些原位测试,如原位的锂电池或电催化实验测试,监测电极/催化材料的结构变化(如图5)
 
图5. 手套箱内集成的台式实验室用XAFS/XES谱仪实物图
 

4. 台式XAFS/XES谱仪具有XAFS和XES两种工作模式,可快速切换,满足不同科研试验需求(如图6所示)

 
图6. 台式XAFS/XES谱仪(a)XAFS及(b)XES工作实物及光路示意图(插图)
 

5. 台式XAFS/XES谱仪测得的谱图效果可以媲美同步辐射数据,如图7所示,其测得的Ni元素的EXAFS, Ce和U元素的L3-edge的XANES谱图数据与同步辐射光源谱图效果完全一致

 
图7. 台式XAFS/XES谱仪与同步辐射光源测得的(a, b)Ni EXAFS, (c)Ce和U L3-edge XANES谱图数据对比
6. 多种型号和配置可选,满足不同科研要求 
7. 操作便捷,维护成本极低,安全可靠

应用解析

    美国easyXAFS公司台式XAFS/XES谱仪已在拥有众多的用户,应用领域包括材料、化学、催化、能源和环境等等,相关成果发表在J. Am. Chem. Soc., J. Phys. Chem. C, Chem. Mater., Anal. Chem.等重要期刊。相关案例如下:


1. 化合物价态分析

    美国华盛顿大学化学系的Brandi M. Cossairt课题组使用easyXAFS公司实验室台式XAFS谱仪对溶液相合成的金属磷化物产物的Co元素进行K边XANES谱图分析(图8),十分便捷地获得了合成产物的价态信息,通过与标准样品谱图对比,十分准确快捷的对合成产物的物相组成(CoP或Co2P)给出了鉴别,与其他方法获得的信息高度一致,如XRD,NMR等。


 
图8. 金属磷化物的(a)合成机理图,(b)透射电镜TEM照片,(c)不同Co化合物的X射线衍射谱以及(d)台式XAFS/XES谱仪测得的不同化合物的Co K-edge XANES谱图
 

    除此之外,X射线发射谱(XES,X-ray emission spectroscopy), 又可称为波长色散X射线荧光谱(WDXRF,Wavelength dispersive x-ray fluorescence spectroscopy),通过对特定元素内层电子受激发后外层电子弛豫过程中发射的X射线荧光能量和强度进行分析,也可以精确的给出分析原子的氧化态,自旋态,共价,质子化状态,配体环境等信息。由于不依赖于同步辐射,且得益于特有的单色器设计,可以在实验室内实现高分辨宽角高通量的XES元素分析(包括P, S, V,Zn, Cr, Ni, As, U, etc. )。如图9所示,通过对不同化合物中P元素的特征Kα和Kβ轨道能级的XES谱图进行定性和定量,可以方便的得到InP量子点中精确的P元素价态及表面缺陷信息,相比于NMR等技术更加简单方便。其他的实例(如图10)还包括使用特征S元素的 Kα XES谱图对不同生物炭中的低含量S元素进行不同价态(氧化态)的定性定量分析, V, As, U和Zn的特征XES谱图,和通过Cr元素特征Kα XES谱图对塑料中重金属铬元素的价态进行分析等等。


图9. 通过台式XAFS/XES谱仪测得的P元素特征Kα和Kβ轨道能级的XES谱图对InP量子点表面缺陷进行定性和定量分析
 
图10. 通过台式XAFS/XES谱仪测得的Cr, V, As, U, Zn和S的特征Kα或Kβ轨道能级的XES谱图对化学物种元素的价态进行定性和定量分析

2. 电池材料价态分析

    XAFS技术在电池材料,尤其是正极材料,在充放电过程中化学态的分析,有着重要的意义,可以帮助科学家们了解电极材料的制备过程,电池组装,运行条件等因素对其化学态的影响,有利于人们更深入地了解电池的工作原理,优化电池结构的设计。如图11所示,采用easyXAFS公司生产的台式XAFS/XES谱仪,科学家们能够方便的通过XANES技术对一系列电极材料的化学态进行分析,包括充电和放电态,如LiCoO2, VOPO4, NMC(镍锰钴三元电极材料)等等。
图11. 通过台式XAFS/XES谱仪的不同材料中特定元素的XANES或Kα轨道能级的XES谱图来对化学物种元素(Co, V, Ni, etc.)的价态进行定性和定量分析

3. 原位电池/催化测试

    近年来原位测试技术越来越受到大家的关注,对不同物理化学过程中材料的物理化学性能进行原位的表征,更加深入的获得材料的实时结构信息。美国easyXAFS公司的台式XAFS/XES谱仪为原位进行样品目标原子的近邻化学结构信息表征提供了可能。如图12所示,通过对锂电池正极材料LiNixMnyCo1-x-yO2在不同充放电状态下的XANES谱图进行分析,可以很方便的得到在不同充放电状态下不同金属元素Ni, Mn和Co的价态信息,为进一步电池材料和结构的优化提供重要的实验依据。
 
图12. LiNixMnyCo1-x-yO2的化学结构示意图以及通过台式XAFS/XES谱仪测得的金属Co, Mn和Ni在不同充放电状态下的XANES谱图
 
 

【参考文献】

[1] G. T. Seidler, D. R. Mortensen, et.al., A laboratory-based hard x-ray monochromator for high-resolution x-ray emission spectroscopy and x-ray absorption near edge structure measurements. Rev. Sci. Instrum. 2014, 85, 113906.
[2] S. K. Padamati, W. R. Browne, et.al., Transient Formation and Reactivity of a High-Valent Nickel(IV) Oxido Complex, J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 8718-8724.
[3] M. E. Mundy, B. M. Cossairt, et.al., Aminophosphines as Versatile Precursors for the Synthesis of Metal Phosphide Nanocrystals, Chem. Mater. 2018, 30, 5373-5379.
[4] E. P. Jahrman, J. R. Sieber, et.al., Determination of Hexavalent Chromium Fractions in Plastics Using Laboratory-Based, High-Resolution X-ray Emission Spectroscopy, Anal. Chem., 2018, 90, 6587-6593.
[5] W. M. Holden, S. Cheah, et.al., Sulfur Speciation in Biochars by Very High Resolution Benchtop Kα X-ray Emission Spectroscopy, J. Phys. Chem. A, 2018, 122, 5153-5161.
[6] J. L. Stein, B. M. Cossairt, et.al., Probing Surface Defects of InP Quantum Dots Using Phosphorus Kα and Kβ X-ray Emission Spectroscopy, Chem. Mater. 2018, 30, 6377-6388.
[7] R. Bès, K. Kvashnina, et al., Laboratory-scale X-ray absorption spectroscopy approach for actinide research: Experiment at the uranium L3-edge, J. Nucl. Mater. 2018, 507, 50-53.
[8] E. P. Jahrman, G. T. Seidler, An Improved Laboratory-Based XAFS and XES Spectrometer for Analytical Applications in Materials Chemistry Research. Rev. Sci. Instrum., 2019, 90, 024106. 



 【产品详情】

台式X射线吸收精细结构谱仪(XAFS/XES):http://www.qd-china.com/products2.aspx?id=481


2019-10-15 10:48:18 484 0
换电流表和电压表应注意些什么
 
2017-12-16 05:09:18 1017 1
洛氏硬度计长期使用后应注意些什么?
 
2009-06-21 05:23:56 554 2
爆震传感器在保管时应注意些什么
 
2017-04-16 16:55:38 501 1
【网课推荐】材料化学风险把控的意义:你的材料安全吗?合规吗?

有毒或有害物质的迁移,影响着药品包装、食品接触性材料以及医疗器械材料的潜在化学安全性。材料生产和终端应用商需要对消费者可能接触到的有毒有害物质负责,并控制在材料生产中的添加剂种类,避免这些禁用或者限用成分的使用。可整个生产工艺过程中又可能引入有风险的污染物或杂质;同时绿色低碳、生物医用材料等新型、高性能材料的发展也对材料成分的评价带来了挑战。应用分析手段检测并监测材料中的成分情况,也是提升材料竞争力的关键。该如何利用质谱的分析手段表征材料萃取物和可浸出物?


本期讲座,沃特世特别邀请到了北京化工大学分析测试中心杜振霞教授,来分享她是如何自建QTof聚合物添加剂库,并结合多样化的色谱分离和软件信息化功能对材料中的可浸出物进行评估。现在就扫描下方二维码预约讲座吧!



△扫描上方二维码,即刻报名

*我们将通过公众号推送会议链接和会后回放

讲座时间:

2022年11月30日(周三),19:30 - 20:30


讲座概要:

  • 聚合物添加剂数据库的构建

  • 萃取物和可浸出物分析流程

  • Q-Tof MS结合信息化方案样品分析实例

  • 针对异构体和复杂组分的色谱分离技术选择


主讲人:

杜振霞

北京化工大学分析测试中心 教授


先后从事红外光谱、气/质、液/质、超临界色谱/质谱等大型仪器的管理和功能开发等工作。基于与企业的广泛接触,在各种复杂基质样品的分析方法的建立、谱图解析积累了丰富的经验,解决了许多企业的难题。与检科院、国家电网、同方威视、同仁堂及许多高校开展很多合作。

在包装材料研究方面,开展了医药包装材料和食品包装材料的安全性评价,建立了医药包装材料可迁移物的快速筛查数据库及毒理学数据库(672种化合物),和食品包装材料快速筛查数据库及毒理学数据库(420种化合物)。2012年在美国普渡大学做访问学者。作为负责人承担和参加了国家科技支撑项目、国家自然科学基金、质检总局公益项目及多项企业合作项目。迄今已国内外分析化学主流刊物上发表论文100多篇,其中SCI收录60多篇。


风险把控方案:非靶向筛查

具有潜在化学风险性的组分,有可能来自原材料中有意添加的添加剂或助剂,也可能来源于降解杂质、生产时外部污染或者和被包装产品反应产生新的成分,种类多样,需要多种分析手段结合。Waters Q-Tof解决方案 — 一台精确质量数平台可连接液相、气相和合相,且切换仅需5 min。可以对产品做整体评估、鉴别高风险萃取物结构,甚至确认污染来源。



图1. 可灵活搭配LC、GC、SFC的Xevo G3 Q-Tof。


1、UPLC超高效液相色谱已经成为行业内公认的质谱引入技术,以其高分离度、灵敏度帮助提升分析效率,快速获取更多信息并加快流程推进。


2、UPC2超高效合相色谱,基于超临界流体带来的高选择性优势,对于E&L研究瓶颈之一:溶剂萃取物和合适分析技术之间的匹配,带来了新的解决方案。例如非极性溶剂的萃取物可被直接注入气相色谱(GC)分析,而在液相色谱(LC)表征时则须将其蒸干,并复溶到与反相液相兼容的溶剂,反之亦然。UPC2则可直接进样分析不同溶剂类型的萃取物,节省时间,减少样品制备【1】,并且对于各种异构体、结构类似物有优异的表征。



图2. UPC2 5min内完成14种药品瓶萃取物分析。


3、APGC大气压气相电离源,是传统EI和CI的正交技术,可以检测此前无法检出的目标化合物,并提供可控范围内的碎片离子谱图,能让我们对产品纯度更具有信心。例如以下尼龙中树脂分析,APGC实验中采集到的谱图中15.75 min处均能观察到非常明显的分析物峰,但使用传统CI方法时,同样的地方没有可辨识的峰。基于MSE的采集,可轻松获得其母离子信息和碎片离子信息用于鉴定,此外还可与理论同位素模型比对进一步确认可能性(未呈现)【2】。



图3. A=EI TIC;B=高能量/碎片离子APGC TIC;C=低能量/分子离子 APGC TIC。


4、科学信息化系统,“工程精简”设计理念,流程化解析,包含系统测试、数据采集、数据处理、结果查看和确证、报告的一体化向导式E&L工作流程设计,同一平台实现定性、定量以及具有可信度报告的出具。全面支持数据合规性要求,基于ORACLE数据库,具有用户登录及权限分配、多层面详细的审计追踪,并且支持3Q及计算机验证【3】。


2022-11-22 14:26:58 226 0
初中化学学了什么你还记得吗
 
2018-07-10 13:35:12 478 3
二氧化硫24小时连续采样时,应注意些什么?
 
2010-09-13 12:56:57 485 1

2月突出贡献榜

推荐主页

最新话题