ایکس رے جذب سپیکٹروسکوپی (XAS),اپنے جوہری سطح کے ریزولوشن کے ساتھ، لیتھیم آئن بیٹریوں، ایندھن کے خلیات، اور فوٹوکاٹیلیٹک مواد کی تحقیق میں ایک ناگزیر کردار ادا کرتا ہے، خاص طور پر درج ذیل پہلوؤں سے ظاہر ہوتا ہے:

لیتھیم آئن بیٹریاں: الیکٹروڈ مواد کے متحرک رویے اور ریڈوکس میکانزم کا تجزیہ

XAS، X-ray absorption near-edge سٹرکچر (XANES) اور توسیعی X-ray absorption fine سٹرکچر (EXAFS) کے ہم آہنگی کے تجزیہ کے ذریعے، چارج اور ڈسچارج کے عمل کے دوران والینس سٹیٹ ایوولوشن اور الیکٹروڈ مواد میں مقامی ساختی تبدیلیوں کی ریئل ٹائم ٹریکنگ کو قابل بناتا ہے۔ مثال کے طور پر، لیتھیم سے بھرپور مینگنیج پر مبنی کیتھوڈ مواد میں، XANES سے پتہ چلتا ہے کہ نی آئنوں کو نی کے قریب آکسائڈائز کیا جاتا ہے۔⁴⁺جب 4.3V پر چارج کیا جاتا ہے، اس کے بعد 4.8V پر والینس کی حالت میں معمولی کمی واقع ہوتی ہے، اور خارج ہونے کے دوران آہستہ آہستہ اپنی ابتدائی حالت میں کم ہو جاتی ہے، جو انتہائی الٹ جانے والے ریڈوکس رویے کا مظاہرہ کرتی ہے۔ EXAFS، Ni-O بانڈ کی لمبائی میں تبدیلیوں کا تجزیہ کرکے، اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ آکسیجن کوآرڈینیشن خالی جگہوں کی تشکیل چارج معاوضہ کے عمل پر حاوی ہے۔ مزید برآں، XAS RIXS ٹکنالوجی کے ساتھ مل کر جالی آکسیجن کے ریڈوکس راستوں کو مزید واضح کر سکتا ہے، جو کہ اعلی توانائی کی کثافت والے کیتھوڈ مواد کو ڈیزائن کرنے کے لیے نظریاتی بنیادیں فراہم کرتا ہے۔

ایندھن کے خلیات: کیٹیلسٹ ایکٹو سائٹس اور استحکام کے طریقہ کار کو ظاہر کرنا

XAS ایندھن کے سیل کیٹالسٹس کی متحرک خصوصیات کا مطالعہ کرنے کا ایک بنیادی ٹول ہے۔ مثال کے طور پر، Pt پر مبنی نینو پارٹیکل اتپریرک، XANES میں، Pt L کے جذب کنارے کی پوزیشن کا تجزیہ کرتے ہوئے₃edge، Pt اور Zn/Co کے درمیان مضبوط تعاملات کو ظاہر کرتا ہے، Pt سے Zn اور Co میں الیکٹران کی منتقلی کے ساتھ، بہتر کیٹیلسٹ سرگرمی کے پیچھے الیکٹرانک طریقہ کار کی وضاحت کرتا ہے۔ EXAFS، Pt-Zn اور Pt-Co کوآرڈینیشن بانڈ کی لمبائی کے تجزیہ کے ذریعے، اس بات کی تصدیق کرتا ہے کہ "Pt-Zn-N" ایٹم گلو کا ڈھانچہ PtCo کے ذرات کو کیمیائی بانڈز کے ذریعے مستحکم کرتا ہے، جو اعلی درجہ حرارت کے جمع کو دباتا ہے۔ مزید برآں، XAS کا استعمال تیزابی علاج کے بعد کیٹیلسٹ کے ساختی استحکام کی چھان بین کے لیے کیا جا سکتا ہے، جو کیٹیلسٹ ڈیزائن کو بہتر بنانے کے لیے کلیدی پیرامیٹرز فراہم کرتا ہے۔

Photocatalytic مواد: چارج کی منتقلی اور رد عمل کے راستوں کو واضح کرنا

دھاتی سائٹس کے الیکٹرانک ڈھانچے اور ہم آہنگی کے ماحول کا تجزیہ کرکے، XAS فوٹوکاٹیلیٹک مواد میں چارج علیحدگی اور منتقلی کے خوردبین میکانزم کو ظاہر کر سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، سنگل ایٹم کوبالٹ اتپریرک (Co-SAs/NC) کے مطالعے میں، XAS رامان سپیکٹروسکوپی کے ساتھ مل کر Co-N کے کردار کو واضح کرتا ہے۔₄سلفر پرجاتیوں کی تبدیلی کو فروغ دینے میں کوآرڈینیشن ڈھانچے، یہ ظاہر کرتے ہوئے کہ Co-S بانڈز کا متحرک ارتقا پولی سلفائیڈ شٹلنگ کو کیسے روکتا ہے۔ مزید برآں، XAS کو رد عمل کے دوران فوٹوکاٹیلیسٹس میں والینس سٹیٹ کی تبدیلیوں کا مطالعہ کرنے کے لیے لاگو کیا جا سکتا ہے، جو فوٹوکاٹیلیٹک کارکردگی کو بہتر بنانے کے لیے سالماتی سطح کی بصیرت فراہم کرتا ہے۔