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In Situ/Operando Electrocatalyst Characterization by X-ray Absorption Spectroscopy
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2020-09-28 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00396 Janis Timoshenko 1 , Beatriz Roldan Cuenya 1
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2020-09-28 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00396 Janis Timoshenko 1 , Beatriz Roldan Cuenya 1
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During the last decades, X-ray absorption spectroscopy (XAS) has become an indispensable method for probing the structure and composition of heterogeneous catalysts, revealing the nature of the active sites and establishing links between structural motifs in a catalyst, local electronic structure, and catalytic properties. Here we discuss the fundamental principles of the XAS method and describe the progress in the instrumentation and data analysis approaches undertaken for deciphering X-ray absorption near edge structure (XANES) and extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) spectra. Recent usages of XAS in the field of heterogeneous catalysis, with emphasis on examples concerning electrocatalysis, will be presented. The latter is a rapidly developing field with immense industrial applications but also unique challenges in terms of the experimental characterization restrictions and advanced modeling approaches required. This review will highlight the new insight that can be gained with XAS on complex real-world electrocatalysts including their working mechanisms and the dynamic processes taking place in the course of a chemical reaction. More specifically, we will discuss applications of in situ and operando XAS to probe the catalyst’s interactions with the environment (support, electrolyte, ligands, adsorbates, reaction products, and intermediates) and its structural, chemical, and electronic transformations as it adapts to the reaction conditions.
中文翻译：
通过 X 射线吸收光谱法进行原位/操作电催化剂表征
在过去的几十年中，X射线吸收光谱（XAS）已成为探测多相催化剂的结构和组成、揭示活性位点的性质以及建立催化剂中的结构基序、局域电子结构和化学结构之间的联系的不可或缺的方法。催化特性。在这里，我们讨论 XAS 方法的基本原理，并描述用于破译 X 射线吸收近边缘结构 (XANES) 和扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS) 光谱的仪器和数据分析方法的进展。将介绍 XAS 在多相催化领域的最新应用，重点是有关电催化的示例。后者是一个快速发展的领域，具有巨大的工业应用，但在实验表征限制和所需的高级建模方法方面也存在独特的挑战。本综述将重点介绍通过 XAS 可以获得的关于复杂现实世界电催化剂的新见解，包括其工作机制和化学反应过程中发生的动态过程。更具体地说，我们将讨论原位和操作XAS 的应用，以探测催化剂与环境（载体、电解质、配体、吸附物、反应产物和中间体）的相互作用及其在适应环境时的结构、化学和电子转变。反应条件。
更新日期：2020-09-28
中文翻译：
通过 X 射线吸收光谱法进行原位/操作电催化剂表征
在过去的几十年中，X射线吸收光谱（XAS）已成为探测多相催化剂的结构和组成、揭示活性位点的性质以及建立催化剂中的结构基序、局域电子结构和化学结构之间的联系的不可或缺的方法。催化特性。在这里，我们讨论 XAS 方法的基本原理，并描述用于破译 X 射线吸收近边缘结构 (XANES) 和扩展 X 射线吸收精细结构 (EXAFS) 光谱的仪器和数据分析方法的进展。将介绍 XAS 在多相催化领域的最新应用，重点是有关电催化的示例。后者是一个快速发展的领域，具有巨大的工业应用，但在实验表征限制和所需的高级建模方法方面也存在独特的挑战。本综述将重点介绍通过 XAS 可以获得的关于复杂现实世界电催化剂的新见解，包括其工作机制和化学反应过程中发生的动态过程。更具体地说，我们将讨论原位和操作XAS 的应用，以探测催化剂与环境（载体、电解质、配体、吸附物、反应产物和中间体）的相互作用及其在适应环境时的结构、化学和电子转变。反应条件。
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