纳米科学与技术3汇总.ppt

* 谱学功函数极小，可略去， 得到 KE = hv - BE ： 3 元素不同，其特征的电子键能不同。测量电子动能KE ，就得到对应每种元素的一系列BE-光电子能谱，就得到电子键能数据。 4 谱峰强度代表含量，谱峰位置的偏移代表价态与环境的变化-化学位移。 XPS的仪器Instrumentation for XPS 1、激发光源——X射线（软X射线；Mg Kα : hv = 1253.6 eV；Al Kα : hv = 1486.6 eV）或UV； 2、电子能量分析器-对应上述能量的分析器，只可能是表面分析； 3、高真空系统：超高真空腔室super-high vacuum chamber（ UHV避免光电子与气体分子碰撞的干扰。 * XPS的仪器Instrumentation for XPS * XPS的仪器Instrumentation for XPS * 钯的XPS（XPS spectrum obtained from a Pd metal sample using Mg?Ka radiation) ; 主峰在330, 690, 720, 910 and 920 eV。将KE转换为BE， 得到下页图-注意坐标左右颠倒。 * 1. 价带 (4d,5s) 出现在 0 - 8 eV 。 2 4p 、 4s 能级出现在 54 、88 eV 。 3. 335 eV 的最强峰由 3d 能级引起。 4 3p 和3s 能级出现在 534/561 eV 和 673 eV 。 * 超临界乙醇干燥法制备的纳米γ-氧化铝的XPS谱图：（a）全谱，（b）O1s的分峰拟合图 * * * * * 七、 比表面积测定纳米粒子尺寸 1 、吸附原因 处在固体表面的原子，由于周围原子对它的作用力不对称，即原子所受的不饱合力，因而有剩余力场，可以吸附气体或液体分子。吸附和脱附是一个平衡过程。 * 2、 BET公式提出 兰格缪尔认为单分子吸附，得到兰格缪尔吸附等温式。 布龙瑙尔-埃梅特-特勒三人提出了多分子层吸附理论公式： 即吸附时，除了吸附剂表面接触的第一层外，还有相继的多层吸附，在实际中遇到的吸附很多都是多分子层的吸附。提出BET公式。 * 3、颗粒尺寸与比表面积 当材料颗粒尺寸减少时，表层原子数成倍增加： 粒子尺寸（nm） 包含原子数 表层原子所占比例（%） 10 3×104 20 4 4×103 40 2 2.5×102 80 1 30 90 * 可见，随着纳米粒子尺寸减小，表层原子数增加极快，吸附气体量增加，因此，利用纳米材料表面对气体吸附效应即吸附量大小，可求出纳米颗粒的比表面积，反映纳米材料的尺寸大小。 单位重量比表面积： Sw=表面积/重量 单位体积比表面积： Sv=表面积/体积 * 4、测定 BET方程为： V：被吸附气体的体积(多层吸附的体积)； k：常数； Vm：为单分子层吸附气体的体积（铺满单分子层时所需气体体积）； P：吸附平衡时气体压力； P0：为被吸附气体的饱和蒸气压。(273K时) * 将此方程改写为： 测定一系列不同压力下的P和吸附气体的体积值（P, V值） 以 对 作曲线，得到斜率值 和 截距值 。 * Ⅱ、 背散射电子 成像分辨率低 A形貌衬度 背散射电子能量高，以直线轨迹溢出样品表面，背向检测器的表面无法收集电子变成阴影，可以分析凹面样品。 其图象衬度很强，衬度太大会失去细节的层次，不利于分析。因此，BE形貌分析效果远不及SE，故一般不用BE信号。 B原子序数衬度 原子序数高的区域电子数量多，图像较亮。 * Example: SE image vs BE image 2500 X SE (left) and BE (right) image of solder Brighter areas in the BE image correspond to lead phase of solder. Secondary Electron Image Backscattered Electron Image * ⑶、SEM样品制备：SEM 固体样品制备方便，只要样品尺寸适合，就可以直接放到仪器中去观察。样品直径和厚度一般从几毫米至几厘米，视样品的性质和电镜的样品室空间而定。 对于绝缘体或导电性差的材料来说，则需要预先在分析表面上蒸镀一层厚度约10～20 nm的导电层。否则，在电子束照射到该样品上时，会形成电子堆积，阻挡入射电子束进入和样品内电子射出样品表面。导电层一般是二次电子发射系数比较高的金、银、碳和铝等真空蒸