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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 催化 » 催化剂制备 » [探讨]XPS结合能
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daiqiguang

荣誉版主 (知名作家)

优秀版主

[交流] [探讨]XPS结合能

一种氧化物如CeO2在反应后Ce3d结合能增加，意味着什么？
我知道如果向CeO2掺杂其他过渡金属等，由于相互作用会导致结合能增加，但是反应后（没有其它的产物生成）结合能增加，为什么了？能说明什么问题？跟催化剂失活有关？
谢谢！！

[ Last edited by nxl5096224 on 2007-6-2 at 16:27 ]
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纳米材料的分析表征 XPS问题

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1楼 2006-08-30 14:14:00
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hanyu_cn

木虫 (小有名气)

0.5

★
paracyclophane(金币+1):多谢应助！
我对你的这个反应不是很清楚，只能简单地说说我的看法，反应后Ce3d结合能增加，肯定地说氧化物表面Ce的电子状态发生了变化，是否有高价态的Ce形成呢？反应后没有其它产物生成不知道是什么意思。你可以看一看O1s的XPS峰的情况。同催化剂失活的关系，我想主要还是要看催化剂的活性物种，Ce电子状态变化可能改变了催化剂的表面性质，影响催化剂表面的活性中心。失活的因素很多，要看哪一个是主要的。这是我的看法，也不一定合适。
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2楼2006-08-31 07:09:29
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westwolf

木虫 (著名写手)

0.25

★
paracyclophane(金币+1):多谢应助！欢迎常来催化版做客 ^_^
1）要确认是结合能增加，如对污染物C1s定标。（主要是确定有没有荷电问题！）
2）如果确实有结合能增加的问题，主要有下面因素有关
a)化学态的变化，此时表明Ce原子失去更多的电荷。
b)局域点态的变化，可能与催化剂的表面形貌（几何结构等），表面污染物等因素有关。如果催化剂是纳米粒子i，可能与粒子的晶体结构(如趋向，相结构等)和大小的变化等有关。

所以一定要确认是结合能确实变化了，再来分析其具体的原因。有时需要配合其它分析方法一起确认和分析。
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3楼2006-08-31 09:29:28
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daiqiguang

荣誉版主 (知名作家)

优秀版主
谢谢两位的回答，受益匪浅！
我的XPS是在中科大作的，那里的老师告诉我肯定Ce的价态没有变，都是+4，我查文献也发现确实没有变化。新鲜催化剂和反应后（也就是失活催化剂）的XPS没有任何区别，除了失活催化剂的结合能增加外，包括O1s的。由此我觉得，结合能的增加不是由于价态的变化而引起的。而westwolf提出的第二种因素表面污染可能是我的催化剂结合能增加的原因，因为我其他的实验以及表征都表明催化剂表面吸附有大量的其它副产物，但是没有积碳。
再次请教westwolf，您有没有第二种因素造成结合能增加相关的具体资料，能不能提供一些，谢谢！！
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4楼2006-08-31 10:59:02
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daiqiguang

荣誉版主 (知名作家)

优秀版主
hanyu_cn提出的“同催化剂失活的关系，我想主要还是要看催化剂的活性物种，Ce电子状态变化可能改变了催化剂的表面性质，影响催化剂表面的活性中心”对我有很大的启发，我发现我的催化剂失活得真正原因在于催化剂表面性质发生了变化，由于吸附有大量反应过程中产生的副产物，堵塞了活性位，一直苦于没有直接的表征手段对其做出解释，看样子我可以从XPS入手，找一些突破，谢谢，十分感谢hanyu_cn。
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5楼2006-08-31 11:03:41
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westwolf

木虫 (著名写手)
★ ★
paracyclophane(金币+2):谢谢继续关注！希望能多来催化版给大家答疑释惑！
两个问题没有清楚:1)Ce结合能增加时,你有没有发现O1s结合能也增大,2)吸附物是什么?如果其电负性比氧的大,Ce结合能增加时很正常的,吸附诱导的电荷密度转移.另外你的化学位移值有多大,结合能用什么定标的?(因为你说没有吸附碳).吸附和其它物理结构变化引起的结合能的变化较小,一般在0.4eV内. 此外,如果有大量吸附产物,将直接影响CeO2的表面功函数,也能引起结合能的增加.
在彻底搞清楚你的问题前,先得知道上述问题..
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6楼2006-09-01 10:06:58
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daiqiguang

荣誉版主 (知名作家)

优秀版主
1）O1s结合能也增大；
2）吸附物是Cl-或Cl2。
化学位移为0.45-0.5eV，用C1s定标，

我所说的没有碳主要是说催化剂失活与常见的积碳无关

听了westwolf的分析，结果越来越明朗了，再次感谢westwolf的解答
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7楼2006-09-01 15:34:56
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hanyu_cn

木虫 (小有名气)
westwolf 的分析真的很好，对我也有很大启发，非常感谢westwolf,以及daiqiguang提出的问题。催化剂失活比较复杂，要想彻底弄清楚要做很多工作，单靠XPS恐怕不易，很多时候大家都是笼统地推测“反应过程中的副产物，堵塞了活性位”，实际表征起来比较困难。
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8楼2006-09-01 17:00:05
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daiqiguang

荣誉版主 (知名作家)

优秀版主
hanyu_cn说的很对，催化剂失活太复杂了，而且找到合适有效的表征手段真的很不容易，这也是一直困扰我的问题。

我当初做XPS根本没有向催化剂失活方向考虑，只是狭隘地去表征氧化物的价态，但是做了之后觉得好像不是太容易解析，所以上来请教各位，这一请教的确增长了不少知识，受益匪浅！！

[ Last edited by daiqiguang on 2006-9-1 at 19:17 ]
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9楼2006-09-01 19:16:30
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