有机波谱分析第八章X射线光电子能谱.ppt

（3）在催化研究中的应用 MoO3/Al2O3催化剂的XPS谱 酚醛树脂和氯化橡胶粘合剂 酚醛树脂和氯化橡胶粘合剂 应用于： 粘合剂作用机理； 材料吸附、改性、表面工程； LB膜 元素及化合物表面分布（覆盖） 聚酯覆膜纸张 深度分析 薄膜厚度测定 表面元素分布或图形化表征 XPS仪器测试过程 样品准备 固体：块状、薄膜、纤维、粉末 放入仪器 进样室 抽真空 2～10+hrs 进入分析室 测试 数据处理 挥发性样品 磁性样品 放射性样品 导出结果 单色化原理 补充： XPS仪器新进展 1. 单色化XPS ? ? ? 反射面法线 布拉格方程 （Bragg equation） 原子面对X射线的反射并不是任意的，只有当?、?、d三者之间满足布拉格方程时才能发生反射。 单色化XPS优点 X射线的宽度从0.9eV降低到0.25eV,单色化后的XPS的分辨率高出很多，达到0.47eV。能得到更多化合态信息 卫星峰、鬼峰消失 样品受到X射线伤害较少。 2. 小束斑XPS Torroidal Crystal Anode Electron Gun 原理 X射线在样品上的光斑大小与电子打在金属（阳极）上的光斑大小近似。调节电子斑大小即可调节X射线光斑大小。 聚焦电子束，调节电子斑尺寸。 特点 X射线光斑尺寸20μm~500 μm可调 单色化X射线，XPS分辨率达到0.47eV 样品受到X射线伤害较少。 应用 特定区域分析 线分布或面分布 线扫描 3. 成像 XPS 原理 用平行成像法进行成像XPS 分析时,光电子进入多通道板,经过放大后变成电子脉冲信号,后者打在荧光板上产生光信号,并存储于相应的像元中。 Si SiO2 8.4 XPS的应用 （1）元素定性分析 在能谱图中出现特征谱线.我们可以根据这些谱峰的位置（结合能）来鉴定元素的种类 。 8.4 XPS的应用 元素化学态分析 对同一元 素，当化 学环境不 同时，谱 峰出现化 学位移 　 X射线光电子能谱谱线强度反映原子的含量或相对浓度。测定谱线强度便可进行定量分析。 X射线光电子能谱可分析除氢、氦以外的所有元素，测量深度为几埃到几十埃，对多组分样品，元素的检测限为0.1％（原子分数）。 氧化态增加 　　化学位移增加 例2　BeF2和BeO中的Be具有相同的氧化数(+2), 　 电负性Ｆ＞Ｏ, 所以Be在BeF2中比在BeO中具有更高的氧化态. （2） 定量分析 物理模型计算法 影响因素多,误差大, 运用不多 标准样品法 正确度较好,标样难制 备,应用有局限性 灵敏度因子法 误差较大,简便快速, 应用广泛 缺点： ⑴定量误差大，是半定量分析 ⑵一般是相对含量 ⑶受样品表面状态影响大 定量分析——灵敏度因子法 对于表面均匀的样品，特定谱峰中光电子计数为: —样品单位体积中所含被测元素的原子数（原子数/cm3） — X射线通量（光子数/cm2?秒） —测定的原子轨道光电离截面（cm2） —和入射光子与检测光电子之间夹角有关的效率因子 —光电离过程中产生所测定光电子能量的光电子数效率（光电子数/光子） —样品中光电子平均自由程（?） —采样面积（cm2） —检测从样品中发射的光电子的效率 所以 　　—元素灵敏度因子， 　　　也叫原子灵敏度因子 各元素的相对含量 进一步可得 i----样品所含的某种元素 x----待测元素 Cx----X元素在样品中所占的原子分数 合成氨催化剂的Fe2P3/2 芯能级的结合能随还原程度 a?f 而变化。 表面（界面）元素及化合物测定 C1s O1s Fe2p 金属铁 Fe3O4 涂层 涂层 表面元素及化合物测定 应用于： 材料改性 表面工程 腐蚀与防护 涂层 催化剂组成 微电子和半导体材料表面成份和污染 表面元素化学态测定 化学态不仅仅是价态哦 应用于： 催化剂活性成份、组分间相互作用机理、失效机理； 表面反应，表面改性； 表面工程 腐蚀与防护 表面修饰和改性 XPS survey scan spectra: a. pristine MWCNTs, b. oxidized MWCNTs, c. DEA-functionalized MWCNTs d, purified-MWCNTs treated by DEA CNT表面修饰 C1s scan spectra: a