电子顺磁光谱学是检测和表征纳米材料中空位的一种直接而先进的技术。它提供了材料表面和大部分材料上未配对电子的指纹信息。它是一种非常常见的方法来识别单电子捕获，具有相当的灵敏度。EPR光谱是基于顺磁样品（带有一个未配对的电子）。这些样品在合适的磁场下都能吸收电磁辐射。也就是说，这种现象可能发生在特定的频率上，这取决于以下的等式：

hv=gbB

其中h是普朗克常数，v是频率，g是一个常数，b是玻尔磁子，B是外加磁场。因此，只有顺磁样品才能吸收非自由基样品的共振，而没有背景影响。g的值取决于自由基的性质。

单位换算：g value = hv/bB = 714.47v(GHz)/B(Gauss)

氧空位（简称OV）

1.

不同赤铁矿样品的 EPR 光谱。缺氧样品的 EPR 光谱显示出 g = 2.003 的强信号，这是因为电子被困在缺陷位点上。这一结果证实了在 NaBH₄ 还原赤铁矿的过程中存在大量的氧空位，而且 EPR 信号越强，赤铁矿样品中的 OV 浓度越高。并进一步通过正电子湮没技术（PAL）、X射线吸收精细光谱（XAS）表征对氧空位结构进行了佐证。详见源文献：Environ. Sci. Technol. 2023, 57, 33, 12453–12464

2.

固态 EPR 证明 OV 的存在。与 ZHS 相比，SZHS-7 在 g= 2.003 处出现了明显更高的 EPR 信号峰，这可能是由于 SZHS-7 中掺杂了 S^2- 导致 OV 的存在。此外，还出现了一个 g= 2.06 的额外信号，这应该是 SZHS-7 表面的晶格氧逸出的 Sn³⁺。Applied CatalysisB: ENVironmental 338 (2023) 123093

3.

电子顺磁共振 (EPR) 光谱法阐明退火气氛对改变不同 In₂O₃ 样品中氧空位含量（或数量）的影响，其依据是催化剂中的表面氧空位可以捕获单个电子。在空气中制备的 In₂O₃ 几乎检测不到任何信号，而在 P-In₂O₃ 和 R-In2O3 中则观察到了位于 g = 2.001 的显著峰值，这表明在 NH₃ 和 H₂ 气氛中制备的 In₂O₃ 样品中的氧空位浓度要高得多。这一结果与XPS 结果一致。R-In₂O₃ 的峰值强度比 P-In₂O₃ 强，表明 H₂ 气氛最有利于产生更多的氧空位。源文献：ACS Catal. 2023, 13, 6, 4021–4029

氮空位（简称NV）

1.

材料：C₃N₄，简称CN，EPR可以看出，原始 CN 在 g_⊥ 值接近 2.025 时出现了一个微妙的不对称导数峰，随着铜的引入，其强度显著增加，这表明在 π 共轭石墨六方环中存在未配对的电子。值得注意的是，它显示了与 Cu 的 "g "相对应的三个类似吸收峰，表明 Cu 中心与三个相同的 N 原子配位，这可能是由于 Cu 原子与附近的 N 核发生了超频相互作用，这与 XAFS 的分析结果一致。此外，为了进一步阐明 Cu 位点和 N_2C 空位的相对位置，还研究了在 CN 的相同六折腔内和不在六折腔内的 Cu 单原子和 N_2C 空位的系统能量。通过比较发现，Cu 单原子和 N_2C 空位在 CN 的相同六折腔中具有优先能量。这些发现进一步证实了在CN中成功引入了铜原子和 N_2C 空位双位点，这与 XAFS和 XPS的分析结果完全一致。详见源文献:Adv. Funct. Mater. 2023, 33, 2301729

2.

采用缺陷工程铟（In）单原子光催化剂，使C₃N₄具有氮空位（NV）缺陷。分析电子顺磁共振 (EPR) 光谱和 X 射线光电子能谱 (XPS) 光谱确定了潜在 NV 位点的存在和识别。所有样品都显示出以 2.0043 的兰德因子 (g) 值为中心的类似 EPR 信号，表明在对共轭 CN 芳环上存在相同类型的未成对电子。尽管 In-NV-CNF 中的 In 含量（1.85 wt%）和 In NPs/CN 中的 In 含量（1.31 wt%）非常相似，但 In-NV-CNF 中的洛伦兹线强度明显高于 In NPs/CN。这表明，In-NV-CNF 中强度的增加很可能是 NV 形成的结果，NV 可以通过 CN 的脱局域 π 共轭网络向 sp2 碳原子提供非配对电子。源文献：Adv. Mater. 2024, 36, 2309205

硫空位（简称SV）

1.

通过硫化物蚀刻 NiCo-MOF，并在 H₂/Ar 气氛下退火制备了 NiCo-S 纳米片（记为 NiCo-SV-x，x 代表硫空位的浓度）。电子顺磁共振（EPR）光谱验证了不同浓度硫空位的存在。在连续变化的磁场中，NiCo-MOF 和 NiCo-S 都几乎没有信号响应。与此相反，NiCo-SV-2.6%、NiCo-SV-4.2% 和 NiCo-SV-7.7% 产生了不同强度的信号响应，显示出 g 值为 2.004 的全峰值信，这与来自硫空位的未配对电子有关。这些缺陷可能导致空位周围的原子重新排列，形成局部不稳定区域，从而增强了电化学反应的活性位点。源文献：Adv. Funct. Mater. 2024, 34, 2315714

2.

一种富含硫空位的 MoS₂，它是一种出色的氮还原电催化剂，其中的硫空位（SV）很容易通过调节 P 掺杂剂的量来控制。具有丰富 SVs（P-M-1）的 MoS₂ 对 NRR 的 NH₃ 产率高达 60.27 µg h-1 mg-1 cat.，法拉第效率高达 12.22%。所有催化剂在 g = 2.003 时都检测到了 Mo single bond S 悬挂键的特征。C-MoS₂ 中的 EPR 信号来源于缺。一般来说，EPR 信号的强度与 MoS₂ 中 SV 的悬键浓度成正比。从 EPR 信号强度来看，随着掺杂 P 原子的增加，信号逐渐增强，并在 P-M-1 处达到峰值，而进一步在 MoS₂ 中掺杂 P 原子则会降低 EPR 信号，这可能与缺陷的性质有关。在 P-M-1 之前，产生了 "点 "缺陷，并产生了导致 EPR 信号的 Mo-S 悬空键。在 P-M-1 之后，当引入更多的 P 原子时，S 原子被大量剥离，从而形成了巨大的伸长缺陷，进一步减少了 MoS₂中 Mo-S 悬空键的数量。此外，与 P-M-1 相比，A-P-M-1 的 EPR 信号急剧缩小，表明退火后 SVs 减少，这与 XPS 结果一致。基于上述分析，成功地通过简单地引入 P 掺杂剂在 MoS₂ 中构建并调控了 SVs。源文献:Applied Catalysis B: Environmental 300 (2022) 120733

EPR技术虽然可以直接识别缺陷的存在，但它不能区分缺陷的类型，如阴离子空穴、阳离子空穴等。此外，它也不能确认缺陷是在体积或材料的表面。需要综合分析！