材料现代分析测试方法XPS.ppt

例6含氟均聚物的研究(a)上部是聚三氟乙烯的CF2和CFH两个等面积的C1s峰。(a)下部是聚四氟乙烯的CF2的C1s峰。第93页,共104页，星期六，2024年，5月例6含氟均聚物的研究（b）上部是聚1,2-二氟乙烯中CHF的C1s峰，右边有内标物的CH2的C1s峰，左边有乳液聚合所用试剂H(CF2)8COO-NH4+)的CF2的C1s峰。(b)下部是聚偏氟乙烯的CF2和CH2两个等面积的C1s峰。第94页,共104页，星期六，2024年，5月例7含氟共聚物的研究如图上部是六氟丙烯CF3－CF=CF2(HEP)C1s谱。从左到右依次是CF3、CF2、CF的C1s峰。图中部和下部是氟化橡胶(Viton)的C1s谱。从左到右依次是CF3、CF2、CF、CH2的C1s峰。第95页,共104页，星期六，2024年，5月例7含氟共聚物的研究氟化橡胶是六氟丙烯CF3－CF=CF2(HEP)和CF2=CH2(VF2)的共聚物。共聚物中HEP和VF2的含量可分别按以下三种方法计算：(1)六氟丙烯HEP的摩尔分数是CF3峰面积分数的三倍；(2)CF2与CF的峰面积之和A为：A=1/2VF2+2/3HEP，即A是1/2VF2和2/3HEP的贡献。而100=VF2+HEP，两方程联立，则HEP%=6A-300；(3)CH2的峰面积分数只反映了VF2含量的一半，VF2％=2A(CH2)%。第96页,共104页，星期六，2024年，5月例7含氟共聚物的研究根据图中各峰面积用不同方法计算的结果（HEP%）如下表：计算方法(1)(2)(3)样品40/60394240样品30/70333032第97页,共104页，星期六，2024年，5月9.2.1X射线光电子能谱分析基本原理XPS是重要的表面分析技术之一。它不仅能探测表面的化学组成，而且可以确定各元素的化学状态。因此，在化学、材料科学及表面科学中得以广泛地应用。XPS是什么样的分析方法？第98页,共104页，星期六，2024年，5月1.X射线光电子能谱分析的创立和发展XPS是由瑞典K.Siegbahn教授领导的研究小组创立的，并于1954年研制出了世界上第一台光电子能谱仪。但是，这种仪器在当时并没有引起足够的重视。当时，他们给这种分析方法取名为化学分析光电子能谱(ElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis)，简称为“ESCA”，这一称谓仍在分析领域内广泛使用。第99页,共104页，星期六，2024年，5月1.X射线光电子能谱分析的创立和发展到了20世纪60年代，他们意外地观察到Na2S2O3的XPS谱图上出现两个完全分离的S2p峰，并且两峰的强度相等；而在Na2SO4的XPS谱图中只有一个S2p峰，见图。这是为什么呢？第100页,共104页，星期六，2024年，5月1.X射线光电子能谱分析的创立和发展这一现象表明，硫代硫酸钠（Na2S2O3）中的两个硫原子（＋6价和－2价）周围的化学环境不同，从而造成了二者内层电子结合能有显著的不同。因此，如果知道了同种元素（原子）结合能的差异，就可以知道元素原子所对应的离子的存在状态。第101页,共104页，星期六，2024年，5月1.X射线光电子能谱分析的创立和发展由于XPS能提供分子结构、原子价态等方面的信息，具有广泛的应用价值，因此，自20世纪60年代起，XPS迅速在材料研究领域中得到应用。K.Siegbahn及时总结了XPS的研究成果，在1967和1969年出版了两本有关电子能谱方面的专著，对电子能谱的理论和实践进行了全面阐述，为鉴别化学状态、进行结构分析建立了一种新的分析方法。由于K.Siegbahn教授对XPS理论、仪器、应用等的巨大贡献，他在1981年获得了诺贝尔物理学奖。第102页,共104页，星期六，2024年，5月8.化学态分析因光电子能量坐标常用结合能表示，故实际上常用修正俄歇参数α′：α′＝α+hν＝EKA－EKP+hν＝EKA+(hν－EKP)即α′=EKA+EBP式中，hν