Please wait a minute...
图/表 详细信息
同步辐射及其在无机材料中的应用进展
刘云鹏, 盛伟繁, 吴忠华
无机材料学报    2021, 36 (9): 901-918.   DOI:10.15541/jim20200703
摘要   (1696 HTML95 PDF(pc) (25262KB)(2589)  

同步辐射是环形加速器中做循环运动的高速电子在经过弯转磁铁时, 沿电子轨道切线方向发射的电磁辐射。作为一类平台型科技基础设施, 同步辐射光源对无机材料的研究和发展起到了重要支撑作用。同步辐射实验技术已经成为现代科学技术不可或缺的研究手段, 无机材料研究是同步辐射技术的主要应用领域之一。相对于用于材料研究的常规光源来说, 同步辐射技术研究无机材料有以下优势: 1)获取的数据质量更高; 2)空间分辨和时间分辨的能力更强; 3)原位和材料服役环境更易模拟; 4)多尺度、多方面、多种类的结构信息同步获取; 5)探测新的结构特性更有可能。同步辐射实验技术有助于解决无机材料领域中的一些关键科学问题, 从而极大地推动了无机材料的研究进展。本文首先简要介绍了同步辐射光源的现状, 以及国内现有三个同步辐射装置: 北京同步辐射装置(Beijing Synchrotron Radiation Facility, BSRF)、上海同步辐射装置(Shanghai Synchrotron Radiation Facility, SSRF)和国家同步辐射实验室(National Synchrotron Radiation Laboratory, NSRL)。然后, 从X射线衍射、散射、谱学、成像等四个方面, 列举了同步辐射技术在无机材料研究中的应用实例。最后, 对同步辐射光源和结构表征技术及其在无机材料中的应用进行了总结与展望。



View image in article
图7 时间分辨SAXS实验结果及NiP纳米颗粒形成机理示意图[46]
正文中引用本图/表的段落
纳米颗粒的聚集生长是一种比较常见的生长模式。谭园园等[46]在BSRF的1W2A线站通过原位SAXS表征手段研究了脉冲放电制备NiP纳米颗粒的过程。SAXS结果表明在反应最初60 s时间内, 体系的颗粒尺寸呈现单峰分布, 且峰的宽度随时间的变化逐渐增大, NiP纳米粒子的长大主要通过Ni和P原子的扩散方式进行。当反应进行到90~180 s时, 颗粒尺寸呈现双峰分布, 且尺寸较小的那个峰位符合反应初期的单峰峰位变化趋势, 尺寸较大的峰位是尺寸较小的峰位宽度的两倍以上。这种颗粒尺寸的双峰分布揭示体系中出现了新的多颗粒集聚生长方式。当反应时间继续延长到200 s以上时, 颗粒尺寸分布又呈单峰分布, 说明通过前一阶段的聚集生长后, 溶液中颗粒浓度变稀, 多颗粒集聚生长的条件较难满足, Ni和P原子扩散又成为主要的生长方式。这一研究结合XAFS分析给出了NiP纳米颗粒随反应时间的结构演变和尺寸分布变化, 并提出了NiP纳米颗粒从结晶Ni形核→Ni-P形核→结晶Ni向非晶Ni-P转变→非晶Ni-P颗粒生长的四步形成机制, 如图7所示。这一研究对于无机化合物纳米粒子相结构、粒度和组成的有效控制具有一定的指导意义。
本文的其它图/表