上海科技大学刘志教授Photon Science ׀ 基于拉瓦尔喷嘴实现实验室 1 bar 常压 XPS 表征

背景：X射线光电子能谱（XPS）是研究材料表面化学态的核心技术，但传统XPS需在超高真空下工作，难以直接表征真实反应环境，存在“压力鸿沟”。近常压XPS（AP-XPS）通过差分抽气技术实现了气体环境中的原位表征，但在实验室软X射线条件下达到1 bar常压仍具挑战。研究目的：上海科技大学刘志教授团队旨在开发一种基于拉瓦尔喷嘴的实验室常压XPS方案，通过超音速气流在样品表面形成局域高压区，将工作压力从毫巴量级提升至1 bar，以实现在真实工况下对催化、电化学等体系的原位研究。结论：研究成功构建了微米级超薄高压气层，在实验室条件下实现了1 bar的AP-XPS表征，通过伯努利效应降低了真空系统负载，并将耐压能力提升了近3个数量级。该技术为弥合实验室与工业工况间的压力鸿沟提供了可推广的工程路径，有望推动多相催化、气体传感等领域的原位谱学研究。