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能量存儲和轉(zhuǎn)換過程的表界面動力學(xué)研究一直是能源領(lǐng)域研究的熱點和難點，其中固-液界面的反應(yīng)動力學(xué)探測極具挑戰(zhàn)性。同步輻射具有亮度高、準直性好、頻譜連續(xù)等諸多優(yōu)異的特性，能夠有效探測材料表界面的局域原子和電子結(jié)構(gòu)，非常適合原位追蹤反應(yīng)過程中固-液界面結(jié)構(gòu)變化的動態(tài)過程，實時在線探測固-液界面活性中心結(jié)構(gòu)和反應(yīng)中間體在能量轉(zhuǎn)換過程中的變化及其演變規(guī)律。

該綜述基于團隊前期的研究工作，以氧關(guān)聯(lián)電化學(xué)固-液界面反應(yīng)動力學(xué)研究為例，從同步輻射譜學(xué)原位探測的基本原理出發(fā)并結(jié)合多個應(yīng)用實例，深入淺出、系統(tǒng)全面地介紹了如何通過聯(lián)合原位同步輻射紅外譜學(xué)和X射線吸收譜學(xué)有效地獲取氧關(guān)聯(lián)能量轉(zhuǎn)換過程中固-液界面的動態(tài)“電影”(圖1)，同時也指出了該研究領(lǐng)域存在的挑戰(zhàn)和未來的發(fā)展方向。

圖1.聯(lián)合原位同步輻射譜學(xué)研究固-液界面動力學(xué)過程示意圖

近年來，劉慶華研究組一直致力于原位同步輻射技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用研究，通過發(fā)展原子級精度的原位同步輻射紅外譜學(xué)和X射線吸收譜學(xué)實驗技術(shù)，在氧關(guān)聯(lián)/碳關(guān)聯(lián)/氮關(guān)聯(lián)能量轉(zhuǎn)換過程的固-液界面反應(yīng)動力學(xué)原位研究方面取得了系列的重要階段性成果(Nat. Energy2019,4, 115-122；J. Am. Chem. Soc.2020,142, 12306-12313；Nat. Chem.2020,12, 717-724;Nat. Energy2021,6, 904-912;Nat. Commun.2021,12, 6118)。《化學(xué)研究評述》是國際上最具權(quán)威性的三大化學(xué)化工綜述性期刊之一，它具有鮮明的“自我綜述”的特色，主要是描述通訊作者團隊自己的系統(tǒng)性研究工作，本次受邀在《化學(xué)研究評述》撰寫綜述論文，體現(xiàn)了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)科研團隊在原位同步輻射譜學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的研究已形成系統(tǒng)性和國際影響力。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)國家同步輻射實驗室/核科學(xué)技術(shù)學(xué)院劉慶華是論文的通訊作者，第一作者為程位任和蘇徽。該研究獲得了國家自然科學(xué)基金委的資助，也得到了合肥國家同步輻射實驗室、上海和北京同步輻射裝置的大力支持。

論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.2c00239

參考資料：http://news.ustc.edu.cn/info/1048/79816.htm