The beamline for advanced dichroism of the Istituto Officina dei Materiali-Consiglio Nazionale delle Ricerche, operating at the Elettra synchrotron in Trieste (Italy), works in the extreme ultraviolet–soft x-ray photon energy range with selectable light polarization, high energy resolution, brilliance, and time resolution. The beamline offers a multi-technique approach for the investigation of the electronic, chemical, structural, magnetic, and dynamical properties of materials. Recently, one of the three end stations has been dedicated to experiments based on electron transfer processes at the solid/liquid interfaces and during photocatalytic or electrochemical reactions. Suitable cells to perform soft x-ray spectroscopy in the presence of liquids and reagent gases at ambient pressure were developed. Here, we present two types of static cells working in transmission or in fluorescence yield and an electrochemical flow cell that allows us to carry out cyclic voltammetry in situ and electrodeposition on a working electrode and to study chemical reactions under operando conditions. Examples of x-ray absorption spectroscopy measurements performed under ambient conditions and during electrochemical experiments in liquids are presented.
REFERENCES
1.
N.
Armaroli
and V.
Balzani
, Chem.-Eur. J.
22
, 32
(2016
).2.
D.
Abbott
, Proc. IEEE
98
, 42
(2010
).3.
Q.
Chen
, J. M.
Smith
, J.
Park
, K.
Kim
, D.
Ho
, H. I.
Rasool
, A.
Zettl
, and A. P.
Alivisatos
, Nano Lett.
13
, 4556
(2013
).4.
J.
Park
, H.
Park
, P.
Ercius
, A. F.
Pegoraro
, C.
Xu
, J. W.
Kim
, S. H.
Han
, and D. A.
Weitz
, Nano Lett.
15
, 4737
(2015
).5.
M.
Nagasaka
, T.
Ohigashi
, and N.
Kosugi
, Synchrotron Radiat. News
30
, 3
(2017
).6.
J.-H.
Cheng
, A. A.
Assegie
, C.-J.
Huang
, M.-H.
Lin
, A. M.
Tripathi
, C.-C.
Wang
, M.-T.
Tang
, Y.-F.
Song
, W.-N.
Su
, and B. J.
Hwang
, J. Phys. Chem. C
121
, 7761
(2017
).7.
S.
Hannemann
, M.
Casapu
, J.-D.
Grunwaldt
, P.
Haider
, P.
Trüssel
, A.
Baiker
, and E.
Welter
, J. Synchrotron Radiat.
14
, 345
(2007
).8.
S.-Y.
Chang
, T. A.
Kathyola
, E. A.
Willneff
, C. J.
Willis
, P.
Wilson
, P. J.
Dowding
, G.
Cibin
, A. B.
Kroner
, E. J.
Shotton
, and S. L. M.
Schroeder
, React. Chem. Eng.
4
, 679
(2019
).9.
M.
Nagasaka
, T.
Hatsui
, T.
Horigome
, Y.
Hamamura
, and N.
Kosugi
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
177
, 130
(2010
).10.
J.
Guo
, T.
Tong
, L.
Svec
, J.
Go
, C.
Dong
, and J.-W.
Chiou
, J. Vac. Sci. Technol., A
25
, 1231
(2007
).11.
R.
Qiao
, Y.
Xia
, X.
Feng
, J.
Macdougall
, J.
Pepper
, K.
Armitage
, J.
Borsos
, K. G.
Knauss
, N.
Lee
, A.
Allézy
, B.
Gilbert
, A. A.
MacDowell
, Y.-S.
Liu
, P.-A.
Glans
, X.
Sun
, W.
Chao
, and J.
Guo
, Rev. Sci. Instrum.
89
, 013114
(2018
).12.
W. S.
Drisdell
and J. B.
Kortright
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 074103
(2014
).13.
A.
Kolmakov
, L.
Gregoratti
, M.
Kiskinova
, and S.
Günther
, Top. Catal.
59
, 448
(2016
).14.
D. F.
Ogletree
, H.
Bluhm
, G.
Lebedev
, C. S.
Fadley
, Z.
Hussain
, and M.
Salmeron
, Rev. Sci. Instrum.
73
, 3872
(2002
).15.
M.
Salmeron
and R.
Schlögl
, Surf. Sci. Rep.
63
, 169
(2008
).16.
M. E.
Grass
, P. G.
Karlsson
, F.
Aksoy
, M.
Lundqvist
, B.
Wannberg
, B. S.
Mun
, Z.
Hussain
, and Z.
Liu
, Rev. Sci. Instrum.
81
, 053106
(2010
).17.
M. A.
Brown
, A. B.
Redondo
, I.
Jordan
, N.
Duyckaerts
, M.-T.
Lee
, M.
Ammann
, F.
Nolting
, A.
Kleibert
, T.
Huthwelker
, J.-P.
Mächler
, M.
Birrer
, J.
Honegger
, R.
Wetter
, H. J.
Wörner
, and J. A.
van Bokhoven
, Rev. Sci. Instrum.
84
, 073904
(2013
).18.
C.-H.
Wang
, S.-T.
Chang
, S.-Y.
Chen
, and Y.-W.
Yang
, AIP Conf. Proc.
2054
, 040012
(2019
).19.
Z.
Novotny
, D.
Aegerter
, N.
Comini
, B.
Tobler
, L.
Artiglia
, U.
Maier
, T.
Moehl
, E.
Fabbri
, T.
Huthwelker
, T. J.
Schmidt
, M.
Ammann
, J. A.
van Bokhoven
, J.
Raabe
, and J.
Osterwalder
, Rev. Sci. Instrum.
91
, 023103
(2020
).20.
M. A.
Brown
, R.
Seidel
, S.
Thürmer
, M.
Faubel
, J. C.
Hemminger
, J. A.
van Bokhoven
, B.
Winter
, and M.
Sterrer
, Phys. Chem. Chem. Phys.
13
, 12720
(2011
).21.
R.
Mom
, L.
Frevel
, J.-J.
Velasco-Vélez
, M.
Plodinec
, A.
Knop-Gericke
, and R.
Schlögl
, J. Am. Chem. Soc.
141
, 6537
(2019
).22.
L. J.
Falling
, R. V.
Mom
, L. E.
Sandoval Diaz
, S.
Nakhaie
, E.
Stotz
, D.
Ivanov
, M.
Hävecker
, T.
Lunkenbein
, A.
Knop-Gericke
, R.
Schlögl
, and J.-J.
Velasco-Vélez
, ACS Appl. Mater. Interfaces
12
, 37680
(2020
).23.
S.
Nappini
, A.
Matruglio
, D.
Naumenko
, S. D.
Zilio
, F.
Bondino
, M.
Lazzarino
, and E.
Magnano
, Nanoscale
9
, 4456
(2017
).24.
M.
Amati
, V.
Bonanni
, L.
Braglia
, F.
Genuzio
, L.
Gregoratti
, M.
Kiskinova
, A.
Kolmakov
, A.
Locatelli
, E.
Magnano
, A. A.
Matruglio
, T. O.
Menteş
, S.
Nappini
, P.
Torelli
, and P.
Zeller
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
146902
(2019
).25.
J.-H.
Guo
, S.
Kastanov
, J.
Soderstrom
, P.-A.
Glans
, M.
West
, T.
Learmonth
, J.-W.
Chiou
, Y.
Luo
, J.
Nordgren
, K.
Smith
, W.-F.
Pong
, H.
Cheng
, and J. M.
Griffiss
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
181
, 197
(2010
).26.
D. K.
Bora
, P.-A.
Glans
, J.
Pepper
, Y.-S.
Liu
, C.
Du
, D.
Wang
, and J.-H.
Guo
, Rev. Sci. Instrum.
85
, 043106
(2014
).27.
M.
Nagasaka
, H.
Yuzawa
, T.
Horigome
, and N.
Kosugi
, J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom.
224
, 93
(2018
).28.
J.-J.
Velasco-Velez
, C. H.
Wu
, T. A.
Pascal
, L. F.
Wan
, J.
Guo
, D.
Prendergast
, and M.
Salmeron
, Science
346
, 831
(2014
).29.
See https://henke.lbl.gov/optical_constants/filter2.html for the calculation of the x-ray transmission of a solid.
30.
B.
Bozzini
, A.
Gianoncelli
, P.
Bocchetta
, S.
Dal Zilio
, and G.
Kourousias
, Anal. Chem.
86
, 664
(2014
).31.
T.
Fransson
, Y.
Harada
, N.
Kosugi
, N. A.
Besley
, B.
Winter
, J. J.
Rehr
, L. G. M.
Pettersson
, and A.
Nilsson
, Chem. Rev.
116
, 7551
(2016
).32.
H.
Ali
, R.
Seidel
, A.
Bergmann
, and B.
Winter
, J. Mater. Chem. A
7
, 6665
(2019
).33.
G.
Pan
, G.
He
, M.
Zhang
, Q.
Zhou
, T.
Tyliszczak
, R.
Tai
, J.
Guo
, L.
Bi
, L.
Wang
, and H.
Zhang
, Langmuir
32
, 11133
(2016
).34.
L.-F.
Li
, Y.-F.
Li
, and Z.-P.
Liu
, ACS Catal.
10
, 2581
(2020
).35.
K.
George
, X.
Zhang
, and A.
Bieberle-Hütter
, J. Chem. Phys.
150
, 041729
(2019
).36.
J. M. P.
Martirez
and E. A.
Carter
, J. Am. Chem. Soc.
141
, 693
(2019
).37.
D.
Drevon
, M.
Görlin
, P.
Chernev
, L.
Xi
, H.
Dau
, and K. M.
Lange
, Sci. Rep.
9
, 1532
(2019
).38.
D.
González-Flores
, K.
Klingan
, P.
Chernev
, S.
Loos
, M. R.
Mohammadi
, C.
Pasquini
, P.
Kubella
, I.
Zaharieva
, R. D. L.
Smith
, and H.
Dau
, Sustainable Energy Fuels
2
, 1986
(2018
).39.
D. K.
Bediako
, B.
Lassalle-Kaiser
, Y.
Surendranath
, J.
Yano
, V. K.
Yachandra
, and D. G.
Nocera
, J. Am. Chem. Soc.
134
, 6801
(2012
).40.
L.
Trotochaud
, S. L.
Young
, J. K.
Ranney
, and S. W.
Boettcher
, J. Am. Chem. Soc.
136
, 6744
(2014
).41.
J.
Wang
, L.
Gan
, W.
Zhang
, Y.
Peng
, H.
Yu
, Q.
Yan
, X.
Xia
, and X.
Wang
, Sci. Adv.
4
, eaap7970
(2018
).42.
A.
Sharma
, M.
Varshney
, H. J.
Shin
, B.-H.
Lee
, K. H.
Chae
, and S. O.
Won
, Mater. Chem. Phys.
191
, 129
(2017
).43.
M.
Gong
, Y.
Li
, H.
Wang
, Y.
Liang
, J. Z.
Wu
, J.
Zhou
, J.
Wang
, T.
Regier
, F.
Wei
, and H.
Dai
, J. Am. Chem. Soc.
135
, 8452
(2013
).44.
X.
Yu
, M.
Zhang
, W.
Yuan
, and G.
Shi
, J. Mater. Chem. A
3
, 6921
(2015
).45.
K.
Klingan
, F.
Ringleb
, I.
Zaharieva
, J.
Heidkamp
, P.
Chernev
, D.
Gonzalez-Flores
, M.
Risch
, A.
Fischer
, and H.
Dau
, ChemSusChem
7
, 1301
(2014
).46.
E.
Stavitski
and F. M. F.
de Groot
, Micron
41
, 687
(2010
).47.
D.
Wang
, J.
Zhou
, Y.
Hu
, J.
Yang
, N.
Han
, Y.
Li
, and T.-K.
Sham
, J. Phys. Chem. C
119
, 19573
(2015
).48.
B. J.
Trześniewski
, O.
Diaz-Morales
, D. A.
Vermaas
, A.
Longo
, W.
Bras
, M. T. M.
Koper
, and W. A.
Smith
, J. Am. Chem. Soc.
137
, 15112
(2015
).© 2021 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.
