直接观察客体原子在介孔主体中的吸附和解吸

大多数电池材料，新型催化剂和氢存储材料有一个共同点：它们具有由纳米范围内的微小孔组成的结构。这些孔提供了可以被客体原子，离子和分子占据的空间。结果，来宾和主机的属性可能会发生巨大变化。了解毛孔内部的过程对于开发创新的能源技术至关重要。

观察填充过程

迄今为止，仅可能精确地表征基底材料的孔结构。孔内被吸附物的确切结构仍被隐藏。为了对此进行探讨，HZB团队与汉堡大学，德国国家计量学院PTB和柏林洪堡大学的同事首次结合了在填充和排空过程中现场应用的两种不同的X射线方法多孔宿主。这样做，他们使来宾原子的结构单独可见。

模型系统：氙气介孔硅

该团队在由中孔硅制成的模型系统上检查了该过程。在定制的物理吸附池中，在温度和压力控制下，使稀有气体氙与硅样品接触。他们在客体氙气的X射线吸收边缘附近同时使用异常小角度X射线散射(ASAXS)和X射线吸收近边缘结构(XANES)光谱学检查了样品。通过这种方式，他们能够顺序记录氙气如何迁移到孔隙中。他们可以观察到原子首先在孔的内表面上形成一个单原子层。添加其他层并进行重排，直到孔被填充。显然，孔的填充和排空是通过具有不同结构的不同机理进行的。

氙气客人的信号被提取

研究的第一作者埃克·格里克(Eike Gericke)说：“使用传统的X射线散射(SAXS)，您主要看到的是多孔材料，几乎看不见客人的贡献。” 在X射线技术上。“我们通过使用ASAXS进行了更改，并在氙气的X射线吸收边缘进行了测量。氙气和X射线束之间的相互作用在此边缘发生了变化，因此我们可以数学上提取氙气客体的信号。”

对密闭物质的实证研究

该论文的通讯作者阿明·霍尔(Armin Hoell)博士解释说：“这使我们第一次可以直接进入以前只能推测的区域。” “现在，将这两种X射线方法结合应用到过程中，就可以凭经验观察纳米结构内物质的行为。这是一个强大的新工具，可深入了解电池电极，催化剂和储氢材料。 ”

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