高辣慎入hh出轨,男男黄gay片免费网站www,亚洲国产成人久久精品大牛影视,少妇性活bbbbbbbbb四川

Document

當(dāng)前位置：文庫(kù)百科 ? 文章詳情

XPS高階知識(shí)(二)--同步輻射光電子能譜

來(lái)源：研之成理時(shí)間：2020-04-11 17:19:56 瀏覽：10245次

本文轉(zhuǎn)載自研之成理

前言：

我們之前已經(jīng)對(duì)XPS的應(yīng)用以及同步輻射的基礎(chǔ)知識(shí)有過(guò)介紹，相信大家已經(jīng)領(lǐng)略到同步輻射光源的強(qiáng)大之處，那么基于同步光源的XPS（同步輻射光電子能譜,Synchoron Radiation photoelectron spectoscopy ，SRPES）與普通X射線槍的XPS相比，有什么優(yōu)點(diǎn)？能提供什么額外的信息？

同步輻射基礎(chǔ)

首先，同步輻射光電子能譜(SRPES)因?yàn)楣庾幽芰靠烧{(diào)，因此使得它可以得到不同深度的元素組份信息；其次，由于電離截面與探測(cè)信號(hào)呈正比關(guān)系，針對(duì)不同元素的能級(jí)，選擇不同的光子能量，使其電離截面更大，可以獲得更強(qiáng)的探測(cè)信號(hào)（圖1）；第三，若將入射光能量置于紫外區(qū)也可以得到較高質(zhì)量的紫外光電子能譜信息，從而可以分析樣品的功函數(shù)與價(jià)帶結(jié)構(gòu)。

今天小編將主要針對(duì)材料的表面深度分析和CeO2的共振價(jià)帶譜，為大家做一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。

圖 1 Au電離界面與光子能量關(guān)系。從圖中可以看出，對(duì)于Au 4f軌道而言，光子能量為300eV時(shí)，其電離截面值較之于Mg/Al陽(yáng)極靶高出約一個(gè)數(shù)量級(jí)。

1. 表面信息v.s.體相信息與平均自由程

在催化劑的活性結(jié)構(gòu)分析中，我們經(jīng)常會(huì)遇到信息來(lái)自表面還是體相的確認(rèn)。如XRD給出的是體相的晶相結(jié)構(gòu)信息，而UPS一般給出的表面層的信息。而對(duì)于普通光槍XPS，雖然大部分信號(hào)來(lái)自于催化劑表面，但是表面信息和體相信息可能均有一部分。

那么，有沒(méi)有辦法只獲得催化劑近表層的結(jié)構(gòu)信息？

同步輻射XPS就能通過(guò)調(diào)節(jié)X射線光的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)更為表層信息的提取。
為了理解這點(diǎn)，我們需要引入一個(gè)平均自由程概念。我們知道，X射線激發(fā)出的光電子攜帶了結(jié)構(gòu)相關(guān)的動(dòng)能信息。但是，這種電子是一種高能電子，在離開(kāi)物質(zhì)表面之前，會(huì)與物質(zhì)近表面的原子發(fā)生碰撞，從而損失部分動(dòng)能信息，我們把兩次碰撞之間，電子在表面間的擴(kuò)散平均距離，稱之為平均自由程。

注：光電子只有發(fā)生非彈性碰撞逃逸出表面，所攜帶的動(dòng)能信息才是有分析意義的特征能量信息。因此，更為準(zhǔn)確的說(shuō)法是，具有一定能量的電子連續(xù)發(fā)生兩次有效的非彈性碰撞之間說(shuō)經(jīng)過(guò)的平均距離，稱為非彈性平均自由程。

人們已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)和理論上驗(yàn)證了，電子的平均自由程與電子的能量與金屬種類有一定的關(guān)系：

圖2出射電子能量與平均自由程的關(guān)系

可以從上圖看出，平均自由程最短（~ 0.4 nm）時(shí)，電子能量在50-100eV的范圍。也就是說(shuō)，如果檢測(cè)到的是動(dòng)能為50-100 eV的出射電子，那么基本可以斷定這些電子來(lái)自樣品最外層表面。而來(lái)自更深表面區(qū)域的出射電子在離開(kāi)表面之前，已經(jīng)被近表面原子碰撞，損失了大量動(dòng)能信息。

而根據(jù)愛(ài)因斯坦光電子發(fā)射公式：E_k =hν- E_B_。

可以在已知結(jié)合能的前提下，通過(guò)調(diào)節(jié)合適的激發(fā)光子(hν)波長(zhǎng)，使得出射電子能量處在50-100 eV，這樣就有可能得到只來(lái)自于近表面的結(jié)構(gòu)信息。若加大激發(fā)光能量，有可能得到表面與體相綜合信息，因此，同步光源就可以通過(guò)這樣連續(xù)可調(diào)的入射光能量，實(shí)現(xiàn)不同表面深度的信號(hào)探測(cè)。

因此，同步輻射XPS在分析類似Core-shell組成的催化劑結(jié)構(gòu)有著特別的優(yōu)勢(shì)，可以給出不同深度的組成信息。下面我們將以一個(gè)實(shí)例作介紹。

2. 利用SRPES進(jìn)行核殼結(jié)構(gòu)組份深度分析

圖3 Rh_0.5Pd_0.5和Pt_0.5Pd_0.5核殼結(jié)構(gòu)不同光子動(dòng)能與平均自由程探測(cè)的不同深度的元素組份信息。圖來(lái)自[1]

這篇工作就利用出射電子的平均自由程不同來(lái)實(shí)現(xiàn)不同深度的原子組份信息。例如，對(duì)于需要分析的Rh_0.5Pd_0.5核殼結(jié)構(gòu)而言，若選取合適的光子能量，使Rh,Pd和Pt原子的出射電子動(dòng)能大約在350 eV, 540 eV和1180 eV, 這樣，出射光電子的平均自由程就大約在0.7, 1.0和1.6 nm，可以大致認(rèn)為光電子分別來(lái)自于樣品的殼層、中間區(qū)和中心核區(qū)。

比如，利用光子能量hv=645 eV, 840 eV和1486.6 eV, 此時(shí)Rh3d和Pd3d的出射光電子對(duì)應(yīng)了不同的深度信息。作者通過(guò)對(duì)峰面積進(jìn)行定量分析，得到三個(gè)深度區(qū)域內(nèi)的雙組份元素比例：殼層(平均自由程~0.7 nm),Rh含量0.93；中間層（~ 1 nm），Rh含量為0.86；中心核區(qū)（對(duì)應(yīng)平均自由程為1.6 nm），Rh含量為0.52。這說(shuō)明，對(duì)于Rh_0.5Pd_0.5核殼而言，Rh偏析到表面，越靠近表層，Rh含量越多。利用類似的方法，作者還分析了Pt_0.5Pd_0.5的核殼結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)為近表層為富Pd的結(jié)構(gòu)。

注1：在光子能量變動(dòng)時(shí)，元素利用峰面積定量需要考慮到光強(qiáng)(Flux)以及相應(yīng)X射線的電離界面。

元素含量∝?cái)M合峰面積/（測(cè)試次數(shù)*電離截面*激發(fā)光強(qiáng)度）

注2 ：金屬內(nèi)部平均自由程和電離截面值可以查相應(yīng)手冊(cè)。（ATOMIC DATA AND NUCLEAR DATATABLES 32， 1-155(1985)J. J. YEH and I. LINDAU）

注3：對(duì)于能量在100-1000 eV的電子來(lái)說(shuō)，非彈性散射平均自由程的典型值為2-3 nm，此距離對(duì)應(yīng)材料而言約為10個(gè)原子層。因此這也是XPS/UPS所檢測(cè)到的信息來(lái)自近表層的原因，因此被稱作表面敏感手段。

3. 共振價(jià)帶譜

對(duì)于過(guò)渡金屬化合物以及某些鑭系和錒系金屬而言，因其3d , 4f, 5f 價(jià)層軌道的的存在，其光吸收過(guò)程可能發(fā)生所謂的共振光電子發(fā)射（resonant photoelectron spectroscopy，RPES）過(guò)程。這方面，CeO₂研究地較為充分。

CeO₂容易產(chǎn)生氧缺陷，有三價(jià)鈰離子的存在。其價(jià)層電子軌道排布為：Ce³⁺(4d¹⁰4f ¹) 和Ce⁴⁺(4d ¹⁰4f ⁰)，在一定的入射光子激發(fā)下，Ce³⁺，Ce⁴⁺給出不同的共振4d-4f激發(fā)過(guò)程。對(duì)于Ce³⁺_,共振峰處于結(jié)合能為1.5 eV的位置，當(dāng)光子能量為121.4 eV時(shí)，峰共振增強(qiáng)最為明顯；而Ce⁴⁺的共振峰處于結(jié)合能為4.0 eV的位置，當(dāng)光子能量為124.8 eV時(shí)，峰共振增強(qiáng)最為明顯。因此在同步輻射線站上面可以通過(guò)改變?nèi)肷涔庾拥哪芰?，可以探測(cè)不同的價(jià)態(tài)鈰離子的共振信號(hào)。

目前，這種共振價(jià)帶譜因其表面敏感性，被用于CeO_x樣品的表面Ce³⁺，Ce⁴⁺濃度的定量分析中，詳情可參見(jiàn)引文2，3。

圖 4 CeO_x/Au(111)樣品不同處理?xiàng)l件下，CeO_x共振增強(qiáng)條件下的價(jià)帶譜，(a)Ce³⁺,(b)Ce⁴⁺[2]。

[1]Tao, F., Salmeron, M. & Somorjai, G. A.et al, (2008). Science.322, 932–934.

[2] Gao,D., Zhang, Y., Zhou, Z., Cai, F., Zhao, X., Huang, W., Li, Y., Zhu, J., Liu,P., Yang, F., Wang, G. & Bao, X. (2017). J. Am. Chem. Soc. 139, 5652–5655.

[3] Lykhach,Y., Kozlov, S. M., Skála, T., Tovt, A., Stetsovych, V., Tsud, N., Dvo?ák, F., Johánek, V., Neitzel, A., Myslive?ek, J., Fabris, S., Matolín, V., Neyman, K. M. & Libuda, J. (2016). Nat Mater. 15, 284–288.

致謝：本文得到了合肥同步輻射實(shí)驗(yàn)室鄭旭升老師的大力支持，非常感謝！

上一篇：紫外光電子能譜UPS—原理及應(yīng)用

下一篇：XPS高階知識(shí)（一）——Angle Resolved XPS

相關(guān)文章

基礎(chǔ)理論丨一文了解XPS（概念、定性定量分析、分析方法、譜線結(jié)構(gòu)）

2020-05-03

晶體結(jié)構(gòu)可視化軟件 VESTA使用教程（下篇）

2021-01-22

手把手教你用ChemDraw 畫(huà)化學(xué)結(jié)構(gòu)式：基礎(chǔ)篇

2021-06-19

【科研干貨】電化學(xué)表征：循環(huán)伏安法詳解（上）

2019-10-25

【科研干貨】電化學(xué)表征：循環(huán)伏安法詳解（下）

2019-10-25

Zeta電位的基本理論、測(cè)試方法和應(yīng)用

2020-08-24

項(xiàng)目推薦/Project

微區(qū)XPS

XPS數(shù)據(jù)分析

原位XPS（In-Situ XPS）

X射線光電子能譜（XPS）

舉報(bào)有獎(jiǎng)

TEL: 191-3608-6524

如：在網(wǎng)絡(luò)上惡意使用“測(cè)試狗”等相關(guān)關(guān)鍵詞誤導(dǎo)用戶點(diǎn)擊、惡意盜用測(cè)試狗商標(biāo)、冒稱官方工作人員等情形，請(qǐng)您向我們舉報(bào)，經(jīng)查實(shí)后，我們將給予您獎(jiǎng)勵(lì)。

舉報(bào)內(nèi)容：

200

上傳附件：

文件格式不正確，請(qǐng)重新上傳文件格式不正確，請(qǐng)重新上傳文件格式不正確，請(qǐng)重新上傳

文件格式：jpg、jpeg、png、gif、tif、doc、docx、ppt、pptx、xls、xlsx、pdf、zip、rar

聯(lián)系方式

姓名

電話

提交意見(jiàn)

意見(jiàn)反饋

Suggestions

您可以在此留下您寶貴的意見(jiàn)，您的意見(jiàn)或問(wèn)題反饋將會(huì)成為我們不斷改進(jìn)的動(dòng)力。

意見(jiàn)類型

測(cè)試服務(wù)

網(wǎng)站功能

財(cái)務(wù)報(bào)賬

其他類型

意見(jiàn)內(nèi)容

200

聯(lián)系方式

姓名

電話

提交意見(jiàn)