本文章主要针对原位电化学XAFS测试，详细介绍溶液中催化剂样品制备的相关原理与技巧。

上图为常规电化学原位样品池结构示意图（侧视图），沿X射线方向依次为X射线窗口、原位溶液（溶质+溶剂）、催化剂样品、基底等组成部分。因为实验成功与否，极大程度上依赖于准备阶段对于上述部分的认知，所以，上篇主要是通过计算，了解原位电化学池中各部分吸收X射线的具体情况：

（1）催化剂样品：金属（单质或化合物）涂覆在基底上，是原位实验的核心部分，也是唯一的谱图信号来源。其中，金属的面密度(通常范围：0.01-5g/cm²)是决定透射/荧光模式、以及信号强弱的关键因素。以Fe为例，Hephaestus软件Formulas界面：Formula和Energy同粉末样品设置方法，Density可以填任意值（等同于样品在X射线方向上的厚薄不同），不影响结果。下图结果部分中，所标出的计算数值显示：单位吸收（可近似为XAFS谱图跳高为1）时1cm²内需负载2.5mg纯Fe（化合物需换算成待测金属元素质量），即面密度为2.5mg/cm²。一般认为跳高在0.2以上适用于透射模式（>0.50mg/cm²），0.1以下只能用荧光模式（<0.25mg/cm²），0.1-0.2之间可优先试透射（毕竟信噪比较荧光高不少）。

下表是典型金属元素在吸收边处信号的计算结果，可以看出：z值越大，同样跳高时所需涂覆的金属质量越大。

（2）基底：常规为碳纸、碳布等低z材料，用于支撑催化剂样品，在原位XAFS实验中是背底信号来源之一。以碳纸为例，厚度0.1mm (0.01cm)，密度0.5g/cm³ (500mg/cm³)，面密度为5mg/cm²。仍以Fe为例，Formula近似看作纯C，Energy同粉末样品设置方法，Density仍可以填任意值。下图结果部分中，所标出的计算数值显示：单位吸收时（背底信号强，对XAFS谱图有影响）1cm²内需157mg基底材料，即面密度157mg/cm²。而实际面密度仅为5mg/cm²，对应0.032单位吸收，因此背底信号弱、对XAFS谱图的影响可忽略。

从下表中可以看出：基底为碳纸（5mg/cm²）时，无论测试低能还是高能金属元素，对应的背底信号均可忽略。

（3）原位溶液中的溶剂：一般为水，密度1g/cm³。透射模式下，厚度是两个X射线窗口间的距离；荧光模式下，则是入射X射线窗口与催化剂样品间的距离。溶剂用于给催化剂样品提供原位环境，其本身也是背底信号来源。以Fe为例，Formula为H₂O，Energy同粉末样品设置方法，但Density必须为真实密度（因为溶剂厚度变化范围广，所以需重点考察厚度对于X射线吸收的影响）。下图结果部分中，所标出的计算数值显示：单位吸收时水层为0.7mm厚。换言之，如果原位溶液厚度达到或超过0.7mm，则溶剂对于X射线的吸收已经无法忽略了（比较理想的信号也只有1个跳高、近似单位吸收）。

下表是溶剂（水）在不同金属元素吸收边处的单位吸收厚度。可以看出：z值越大，则可以使用的原位溶液厚度越大，相应的实验（特别是透射模式）越容易实现。