低能钠离子掠射干净、水吸附的Cu(110)表面的中性化研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tianzhihen1234
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
金属铜在现代工业中有着极为广泛应用。在工业催化水煤气变换中,铜基材料常常作为基底参与催化反应;在核燃料后处理中,乏燃料一般储存在铜罐中并深埋地下;在工业生产中,通常将铜作为基底来大规模生产石墨烯。但水往往会吸附在铜表面改变其表面电子结构和表面功函进而影响其催化效率、耐腐蚀性等性能。因此研究水在铜表面的吸附及对表面电子结构的影响就显得至关重要。关于水吸附Cu(110)表面的研究多通过X射线光电子能谱(XPS)、紫外光电子能谱(UPS)开展,并且大多数研究在低温下进行。但XPS、UPS探测过程中会引起分子水的解离从而影响测量结果。而低能离子散射(LEIS)是一种新颖的表征手段。它有着极高的表面灵敏度,能够探测表面元素的种类和占比并且不会引起水的解离。除此之外,散射过程中离子的电荷态对表面电子结构极为敏感,非常适合探测水吸附对Cu(110)表面电子结构的改变。本论文实验包括室温下水在Cu(110)表面的吸附及低能Na+离子与干净及饱和吸附的Cu(110)表面间的电荷交换。我们将干净Cu(110)表面置于真空靶室中并向靶室通入去离子水以进行水吸附实验,并测量了吸附量从0.1~5×10~5L(Langmuir)逐渐增大过程中Cu(110)表面的O、H相对含量。当吸附量在0.1~10~4L范围内,O/H比接近1.2,表明室温下分子水吸附在表面后会解离为羟基,且部分羟基发生歧化反应生成少量氧原子;随着表面吸附量继续增大至5×10~5L,O/H比逐渐降低至0.86,表明表面在饱和吸附基础上还存在大量水分子,这些水分子通过羟基的连接而吸附于表面第二层。随后我们通过低能Na+离子在干净及水吸附的Cu(110)表面掠射以研究Na+离子在两种表面上的电荷交换以及水吸附对Cu(110)表面电子结构的影响。实验结果显示:在两种表面上的Na+离子中性化份额都随着入射能量增大而下降,但水吸附的Cu(110)表面中性化份额更低。对于中性化份额随入射能量增大而降低是因为固定散射角时,能量越大垂直速度也越大导致冻结距离变小,使得电荷交换过程中的共振电荷俘获比重减小,所以中性份额降低;而水在Cu(110)表面吸附后会解离为羟基和少量氧原子导致表面电荷分布不均形成偶极子引起表面功函数增大,功函数增大则费米能级变低使共振电子俘获比重降低导致中性化份额更低。基于自由电子模型的速率方程的中性化份额计算结果与实验数据吻合较好,验证了上述结论的正确性。同时,本论文的工作也证明了LEIS是一种十分灵敏的表面分析工具。
其他文献
偏微分方程理论以建立数学模型的形式来分析、解决物理学、化学、生态学等领域中的实际问题,反应扩散方程作为偏微分方程的重要分支,可恰当的描述浓度、密度的扩散以及化学药剂的燃烧等众多自然现象.反应扩散方程是一类非线性方程,其非线性项可能来源于方程的扩散项、边界条件、反应项或者是这三者所组合成的不同的耦合关系,所有这些非线性项均有可能导致问题的解产生奇性,譬如爆破解,即解或者解的某种范数在某一有限时刻趋于
学位
图的拓扑指标是代数图论研究的一个重要方面,而Randi(?)指标又是极其重要的基于顶点度的拓扑指标之一,它起初主要用于描述饱和碳氢化合物中碳原子骨架的分支程度.研究表明,Randi(?)指标与碳氢化合物中的沸点、水溶性、表面积等物理化学性质有密切的相关性.在化学、药物化学和药理学的众多领域都有很重要的应用.本文主要研究了随机五角链和随机六角链的Randi(?)指标的数字特征,刻画了单圈图的指数广义
学位
随着人类社会的高速发展,工业化水平以及社会生产生活的提高都需要大量的能源。其中核能因为其清洁、可靠、可持续的特点,可以为减少全球温室气体排放做出重要贡献,被视为最理想的能源。然而,随着核能的大规模普及,如何妥善处理核燃料生产使用过程中所产生的高毒性、高放射性核废料也成为了一个棘手的问题。目前国际上主流处理手段为“玻璃固化-深地质处置”,具体方案为将高放废物与玻璃基体材料熔融成玻璃固化体,放入地下掩
学位
极化电子离子对撞机是研究质子自旋结构的理想工具。为了开展海夸克能量区核子内部结构的前沿基础科学研究,中国科学院近代物理研究所(IMP)提出在中国建造一台质心能量为15-20Ge V、电子和质子的平均极化率分别为80%和70%的高极化电子离子对撞机(Eic C)。极化束维持高极化率加速是Eic C的核心关键技术之一,亦是课题研究的核心目标。在自旋相关的物理实验中,有效亮度是亮度、电子极化率和质子极化
学位
水轮机调节系统作为水轮机、发电机、调速器等构成的机械控制系统,是水电机组的关键组件,其保持稳定运作也决定了整个水电站发电的稳定与安全.水轮机调节系统的各个环节在运行过程中表现出复杂的非线性特征,因此,研究水轮机非线性调节系统丰富且复杂的动力学行为有着极其重要的意义.首先,水轮机调节系统的主配压阀接力器行程可能会在系统空载运行或者受到外界较大负载扰动的情况下达到限幅位置.本文选取水轮机饱和非线性比例
学位
组成生物种群的个体具有性别、年龄、尺度等结构差异,这必然会对其动力学性态产生影响,因此,研究具有结构差异的种群动力学模型十分重要.自1911年以来,年龄结构种群模型在生物种群的数学分析和控制中发挥了重要作用.然而,由于年龄结构是特殊的尺度结构,并且对于大部分植物及变温动物种群,个体尺度对其捕食、生长和繁殖等动态过程具有强烈的影响,因此,在研究种群的动力学行为时,考虑种群的个体尺度更具参考性.另外,
学位
基于氮气荧光原理的远程α成像探测技术是一种极具应用前景的大范围核探测手段,其原理是:利用α粒子的强电离性质,在空气中电离产生大量的离子电子对,这些具有一定能量的二次电子能够激发N2分子的某些能级,使一部分氮分子或离子处于激发态。当其通过分子碰撞或辐射退激转移能量时,辐射退激方式释放出的光子可以被探测到,对这些光子进行成像,即可了解到空间中分布的α污染源的位置和强度。这些绝大部分波长处于300-40
学位
129I是一种长寿命的放射性核素,具有半衰期长,流动性强和挥发性高等特点,是放射性废物处置的难点。方钠石是一种稳定存在的天然矿物,其晶格结构能够包容卤族元素离子,是潜在的固化放射性129I的候选基材,具有优异的物理化学稳定性和较高的核素包容率。为了评估方钠石固化129I的服役性能,本论文对含碘方钠石Na8(Al Si O4)6Cl2-xIx(x=0-2)的合成、结构和热稳定性进行了系统地研究,研究
学位
随着工业的不断发展,人类活动造成了许多环境污染。含有有机污染物和重金属的废水,对生态系统和人类健康造成了严重的影响。随着环境问题的显现和环境保护意识的增强,必须采取措施除去水中的污染物。在各种物理和化学的除去污染物的方法中,光催化降解有机污染物和还原高价金属离子具有经济可行性和简单性,被认为是绿色、环保的方法。纯Ti O2是一种半导体光催化剂,具备高效的光催化氧化还原的性能,本文首先探究了商品Ti
学位
众所周知,不合理的开发动植物资源不仅会影响到其发展的持久性,而且会带来严重的生态问题.因此,为了生态平衡,研究种群动力学模型及其控制问题的重要性就不言而喻了.在污染环境中,生物极易遭到毒素的侵袭,因此控制环境污染对种群的影响相当重要.目前,依赖年龄结构种群系统的最优控制的研究已取得了许多显著的成果.但对许多生物种群而言,研究个体尺度差异比研究年龄结构差异对种群的演化具有更重要的影响.因而,本文考虑
学位