CeO₂-Nb₂O₅復(fù)合氧化物，作為一種復(fù)合稀土氧化物陶瓷材料，常被應(yīng)用于固體氧化物燃料電池、氧氣傳感器及異相催化等眾多領(lǐng)域。之前不少的研究數(shù)據(jù)表明在高溫固相法合成該復(fù)合稀土氧化物時(shí)，會(huì)部分形成Ce₃NbO_7+δ化合物。然而在大氣氛圍下的高溫固相法合成這種帶有部分還原的Ce氧化物是不太合理的。為了更加合理的驗(yàn)證CeO₂-Nb₂O₅復(fù)合氧化物在高溫固相法合成條件下得到的產(chǎn)物信息，研究人員綜合利用了粉末X射線衍射（XRD）和實(shí)驗(yàn)室的X射線吸收譜（XAFS）等數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，并證實(shí)了之前研究中的一些錯(cuò)誤觀點(diǎn)，證明了Ce₃NbO_7+δ化合物并不存在。相關(guān)研究成果發(fā)表于Journal of Rare Earths, 2021, 39: 596-599.

圖1. (a) 合成樣品，CeO₂及CeNbO₄的XRD譜圖及精修結(jié)果；(b) 樣品，CeO₂及CeNbO₄的XANES Ce L₃edge譜及線性組合擬合譜

　　研究人員將化學(xué)計(jì)量比的CeO₂和Nb₂O₅作為原料，利用基于大氣氛圍的高溫固相法進(jìn)行合成，得到產(chǎn)物。如圖1所示，圖a為產(chǎn)物及兩種標(biāo)準(zhǔn)樣的XRD圖譜。圖中數(shù)據(jù)和前人研究數(shù)據(jù)相吻合。經(jīng)過XRD精修后，得到該產(chǎn)物主要含有54.8% wt%的CeO₂和45.2 wt%的CeNbO₄，對(duì)應(yīng)的物質(zhì)的量比為2.09:1。隨后，該研究人員借助實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式XAFS譜儀測試了實(shí)驗(yàn)樣品，CeO₂、CePO₄和Ce₃NbO_7+δ三種樣品的Ce L₃邊XANES圖譜，如圖1b所示。CePO₄的Ce L₃XANES展現(xiàn)了很強(qiáng)的白線峰特性，其吸收邊位置在5725.8 eV。與之不同的是，CeO₂主要包含三個(gè)低強(qiáng)度的峰，且吸收邊位置在5726.7 eV。而合成產(chǎn)物的吸收邊位置在5725.8 eV，介于Ce⁴⁺和Ce³⁺，說明樣品中同時(shí)存在三價(jià)和四價(jià)的Ce離子。在通過線性擬合分析，以CeO₂和CePO₄的XANES譜圖為基準(zhǔn)，對(duì)樣品的XANES譜圖進(jìn)行擬合，zui終得到非常理想的擬合結(jié)果?？梢钥闯?，根據(jù)線性擬合的結(jié)果，可以很好的重現(xiàn)樣品的數(shù)據(jù)：0.65 CeO₂和0.35的CePO₄。這與之前XRD精修結(jié)果得到的四價(jià)和三價(jià)的Ce離子比例2:1較為吻合。綜合精修XRD和XANES譜圖，可以判定該樣品的主要組成成分為CeO₂和CeNbO₄，而不會(huì)生成新的物質(zhì)，諸如Ce₃NbO_7+δ等化合物。

　　文章中，研究人員使用了美國easyXAFS公司的桌面式X射線吸收譜easyXAFS100+實(shí)現(xiàn)了對(duì)該樣品的Ce L₃edge的XANES測試，同時(shí)結(jié)合Athena軟件里面的線性組合擬合這一功能，實(shí)現(xiàn)了樣品中主要成分的鑒定，得到了Ce⁴⁺和Ce³⁺的相對(duì)含量。該項(xiàng)研究為該領(lǐng)域中分析多組分的固體氧化物鑒定提供了重要的借鑒和指導(dǎo)意義。

圖2. easyXAFS公司的臺(tái)式XAFS/XES譜儀

　　實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式XAFS譜儀優(yōu)勢：

　　1. 臺(tái)式設(shè)計(jì)，可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)隨時(shí)滿足日常樣品分析；

　　2. LabVIEW軟件腳本控制，附帶7位自動(dòng)樣品輪, 可以同時(shí)進(jìn)行多個(gè)樣品或樣品參數(shù)條件下的測試；

　　3. 可集成輔助設(shè)備，控制樣品條件，適用于對(duì)空氣敏感的樣品的檢測或一些原位測試，如原位的鋰電池或電催化實(shí)驗(yàn)測試，監(jiān)測電/催化材料的結(jié)構(gòu)變化；

　　4. 臺(tái)式XAFS/XES譜儀具有XAFS和XES兩種工作模式，可快速切換，滿足不同科研試驗(yàn)需求;

　　5. 臺(tái)式XAFS/XES譜儀測得的譜圖效果可以媲美同步輻射數(shù)據(jù)，如圖3所示，其測得的Ni元素的EXAFS，Ce和U元素的L3-edge的XANES譜圖數(shù)據(jù)與同步輻射光源譜圖效果完全一致；

圖3. （a, b）臺(tái)式XAFS/XES譜儀與同步輻射光源測得的Ni EXAFS及傅里葉變換后R空間對(duì)比譜圖, （c、d）Ce和U L₃-edge XANES譜圖數(shù)據(jù)對(duì)比圖

　　6. 多種型號(hào)和配置可選，滿足不同科研要求；

　　7. 操作便捷，維護(hù)成本低，安全可靠.

　　參考文獻(xiàn)：

　　[1] S. K. Sun, L. M. Mottram, N. C. Hyatt. On the existence of the compound “Ce₃NbO_7+δ” prepared under air[J]. Journal of Rare Earths, 2021, 39: 596-599.

　　相關(guān)產(chǎn)品：

　　臺(tái)式X射線吸收精細(xì)結(jié)構(gòu)譜儀（XAFS/XES）