西大催化剂表征X射线光电子能谱精要.pptVIP

X射线光电子能谱X-ray Photoelectron Spectroscopy 广西大学 化学化工学院 许雪棠 表面分析 The Study of the Outer-Most Layers of Materials (100 ?). Electron Spectroscopies XPS: X-光电子能谱 AES: 俄歇电子能谱 EELS:电子能量损失谱 光电子谱线(photoelectron lines) 1.强度 2. 峰宽 3.对称性 4.化学位移 化学位移与原子上的总电荷有关（电荷减少→结合能 Eb 增加）、 取代 物的数目、取代 物的电负性、 形式。 具体方法 目的 ： 给 出表面元素组成，鉴别某特定元素的存在性 方法 ： 通过测定谱中不同元素芯光电子峰的结合能直接进行。元素定性的主要依据是组成元素的光电子线和俄歇线的特征能量值具唯一性 。 工具 ：XPS 标准谱图手册和数据库 / /xps/Default.aspx 步骤： (1). 全谱扫描(Survey scan) 对于一个化学成分未知的样品首先应作全谱扫描 ， 以初步判定表面的化学成分 。 在作XPS 分析时 ，全谱能量扫描范围一般取 0～ 1200eV，几乎所有元素的最强峰都在这一范围之内 。 例：白云母的XPS宽谱 续 (2). 窄区扫描(Narrow scan or Detail scan) 元素组成鉴别: 为获取更加精确的信息 ， 如结合能的准确 位置， 鉴定元素的化学状态或为了获取精确的线形或者为了定量分析 ， 获得更为精确的计数或为了扣除背景或峰的分解或退卷积等数学处理。 Fe 3 O 4 样品的XPS窄谱 续 XPS电子能谱曲线的横坐标是电子结合能，纵坐标是光电子的测量强度，可以根据XPS电子结合能的标准手册对分析元素进行鉴定。 一般以C1s峰284.6eV为参照。 由于荷电存在使结合能升高，因此要通过C结合能284.6eV对全谱进行荷电校正。 XPS技术在催化研究中的其他重要作用 在催化剂元素鉴别和价态分析方面的应用是XPS技术最基本最直接的作用，其他一些方面的应用都是以此为基础而逐渐发展起来的。 催化剂组分间的相互作用研究 催化剂失活和中毒机理分析 Fe/Bi2WO6中的元素价态信息 图a中可以知道含有Bi、W、O和Fe元素。图 b，c，d，e分别给出了主要元素Fe2p，O1s，Bi4f和W4f的区域高分辨XPS图谱。图b中710.5eV处对应的是Fe2p3/2，证明Fe是以+3价存在的。图c中O1s电子结合能531.9 eV和530.2 eV处，分别对应于羟基氧和吸附氧。图d中电子结合能159.2 eV和164.5eV处分别对应于Bi 4f7/2和Bi 4f5/2，说明Bi元素是以+3价态存在的。图e中电子结合能为 35.0eV和37.2eV处的峰分别对应为W4f7/2和W4f5/2，可以证明W元素是以+6价态存在的。结果分析表明，Fe元素以+3价的离子态取代了Bi2O2中的Bi3+，掺杂于Bi2WO6中，晶格改变并不明显。 1)、减少电子在运动过程中同残留气体分子发生碰撞而损失信号强度。 2)、降低活性残余气体的分压。因在记录谱图所必需的时间内，残留气体会吸附到样品表面上，甚至有可能和样品发生化学反应，从而影响电子从样品表面上发射并产生外来干扰谱线。 例如，298K吸附一层气体分子所需时间10-4Pa时为1秒；10-7Pa时为1000秒。 4.真空系统 §3. XPS在催化研究中的应用 XPS谱在凝聚态物理学、电子结构的基本研究、薄膜分析、半导体研究和技术、分凝和表面迁移研究、分子吸附和脱附研究、化学研究(化学态分析）、电子结构和化学键分子结构研究、异相催化、腐蚀和钝化研究、分子生物学、材料科学、环境生态学等学科领域都有广泛应用 。 ? 它可提供的信息有样品的组分、化学态、表面吸附表面态、表面价电子结构、原子和分子的化学结构、化学键合情况等. X射线光电子能谱具有对样品化学组成及其状态分析的能力。XPS能获得内、外光电子能谱，对检测轻、重元素都相当有效，谱峰易识别，大多数元素的化学位移较明显，并易于解释。因此，作为表面分析技术，XPS在催化研究中应用得最为广泛。 1.元素分析 各种元素相互组合成化学键时，内层轨道基本保留原子轨道的特征，因此可利用xps谱图的峰位和强度来进行元素定性鉴定。 部分元素标准结合能表 例 Pd的xps谱图 某催化剂的全扫描图 根据谱峰结合能位置 知道该催化剂主要元 素是Ba,Si,Al以及O 2.元素价态的分析 在xps技术的应用中，元素价态的识别是最主要的用途之一。识别化合态的主要方法是测量x射线光