金属催化剂由于其在工业氧化还原反应中的关键作用而被广泛研究。然而,研究中的许多问题仍然存在,阻碍了它们的设计优化。具体而言,金属催化剂在工况条件下的行为以及结构动力学和催化活性之间的关系仍未完全了解。事实上,从原子级别理解工作催化剂的构效关系,对于优化它们的设计是至关重要的。
原文标题:High resolution and analytical electron microscopy in a liquid flow cell via gas purging
LPEM已广泛应用于材料科学、能源和生命科学,为电池和燃料电池中关键材料的成核和生长、动态演化以及生物分子的3D成像提供了基本的见解。但在LPEM中厚厚的液体层甚至可以达到1μm以上。虽然研究人员通过各种方法使得LPEM在高分辨率和分析电子显微镜中拥有可行性,然而,每种方法也有固有的局限性。这项工作中,作者提出了一种通用且稳健的方法。这种方法可以分别通过能量色散X射线光谱(EDX)和电子能量损失光谱(EELS)获得高分辨率的TEM图像、化学成分和价态分析。此外,该方法具有可逆性和可重复性,因此可以在充满芯片和稀薄液体之间进行交替,以研究依赖于液体厚度的物理和化学现象。
金属-载体强相互作用 SMSI 一直是材料领域研究的经典课题。通常 SMSI 现象会导致纳米颗粒被包裹在载体材料中,且在许多催化剂材料中,这种 SMSI 可以稳定纳米颗粒并且调节界面的相互作用,从而改善催化活性。调节金属-载体强相互作用将为应对能源和催化领域中的难题提供新的思路。
原位标题:In Situ TEM study of Magnetostructural transition in FeRh
FeRh是一种非常有趣的材料,因为它在75-105°C之间经历了从反铁磁(AF)相到铁磁(FM)相的磁结构转变。它在室温以上畴壁分离的相共存能力为自旋电子器件中利用畴壁运动提供了巨大的潜力。差分相位对比(DPC)成像的扫描透射电子显微镜(STEM)技术允许以约1纳米的空间分辨率成像纳米结构薄膜中的磁感应,其随着施加的电场、磁场和温度的变化,结合Lightning D9 +系统可以对FeRh薄膜进行协同原位加热和应用电流脉冲分析。通过原位加热,磁结构转变为FM相,诱导磁畴的形成。随后施加电流脉冲促使磁畴壁运动到与施加电流脉冲方向垂直的磁畴壁状态。这些发现为FeRh薄膜系统从AF相到FM相磁结构转变的复杂细节提供了基本的见解。
工业催化中,人们对于还原气氛下碳载体上钴催化剂的化学状态知之甚少。研究人员利用Climate探索 H2 与合成气对空心碳负载的氧化钴纳米颗粒的还原性的影响。
原文标题: In Situ TEM study of Lithium-Ion Solid-State Battery
锂离子电池(LIBs)中易燃有机液体电解质相关的安全问题迫使研究人员寻找更安全的固态电解质作为替代品。在这项工作中,作者报道了直接在基于MEMS的纳米芯片上成功制备全固态锂离子电池样品。通过使用 DENSsolutions Lightning 原位热电系统实现了在原位电化学脱锂过程中对工作电池阴极进行原子尺度的HAADF-和ABF-STEM成像。作者发现,原始单晶 LiCoO2 经过高压解聚后变成了由相干孪晶边界和反相畴边界连接的纳米级多晶。这与液体电解质电池不同,在液态电解质电池中,一系列相变发生在 LiCoO2 阴极上。这可以促进电池材料的原子尺度原位S/TEM研究,并为设计更好的全固态电池提供重要的机理见解。