X射线反射技术可以提供具有原子分辨率精度的表面,接口和薄膜的平面外电子密度纤维。虽然当前的方法需要高表面的平流,但由于表面张力非常高,这对于自然弯曲的表面,尤其是液态金属的挑战。在这里,使用配备有双晶体束向旋转器的同步降低衍射仪,在高度弯曲的液体表面上具有几十微米的光束大小的X射线反射测量。使用标准反射性–2扫描的提议和开发方法成功地用于原位研究熔融铜和熔融铜的裸露表面,该铜和熔融铜被化学蒸气沉积原位生长的石墨烯层覆盖。发现在1400 K处的铜液体表面的粗糙度为1.25 0.10a˚,而石墨烯层的距离与液体表面分离为1.55 0.08a˚,其粗糙度为1.26 0.09a˚。
铁-氮-碳 (Fe-N-C) 材料已成为铂族金属的有前途的替代品,用于催化质子交换膜燃料电池中的氧还原反应 (ORR)。然而,它们较低的固有活性和稳定性是主要障碍。本文报道了一种在具有高度弯曲表面的分级多孔碳上具有密集 FeN 4 位点的 Fe-N-C 电催化剂 (表示为 FeN 4 - hc C)。FeN 4 - hc C 催化剂在酸性介质中表现出优异的 ORR 活性,在 0.5 m H 2 SO 4 中具有 0.85 V 的高半波电位(相对于可逆氢电极)。当集成到膜电极组件中时,相应的阴极显示出 0.592 W cm −2 的高最大峰值功率密度,并在恶劣的 H 2 /空气条件下表现出超过 30 000 次循环的运行耐久性,优于以前报道的 Fe-N-C 电催化剂。这些实验和理论研究表明,弯曲的碳载体可以微调局部配位环境,降低 Fe d 带中心的能量,并抑制含氧物质的吸附,从而提高 ORR 活性和稳定性。这项工作为 ORR 催化的碳纳米结构-活性相关性提供了新的见解。它还为设计用于能源转换应用的先进单金属位点催化剂提供了一种新方法。