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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 催化 » 表征 » XPS 原理
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zhangkun232

至尊木虫 (著名写手)

[交流] XPS 原理

哈哈大家能够探讨一下XPS 的原理吗？
XPS 的吸收峰主要受哪些因素影响？
一个小例子比如：为什么阳离子16烷基的表面活性剂分子的N原子在孔道里会有不同的吸收？搞不清楚，化学元素价态一样，但是竟然会有3ev的差别，奇怪？

[ Last edited by zhangkun232 on 2008-1-20 at 09:00 ]
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1楼 2008-01-20 02:18:27
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yuncld

木虫 (正式写手)
★
buffaloli(金币+1,VIP+0):多谢参与讨论！多来催化版！
XPS表征得到特定元素的电子结合能，原子周围电子云密度越高，电子与原子核结合程度越小，电子结合能越小，同时也意味着该原子价态越低。如CH4中一个H被Cl取代后，Cl电负性大于H，吸电子能力大于H，C周围电子云密度减小，电子结合能升高。
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选择简单，只关注生命中最重要的事。
2楼2008-01-20 10:56:16
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zhangkun232

至尊木虫 (著名写手)
★
rabbit7708(金币+1,VIP+0):认真思考，嗯，鼓励一下！：）
是啊，很有道理！
但是N的价态没有任何变化，C15H31CH2N（CH3）3，N带一个正电荷.如果从电子云密度考虑，在我们体系里N有两种价态，我们确信这根本不可能。但是需要提醒的是表面活性剂在孔道内以两种状态存在：通过静电引力直接与表面silanote( SiO-)；另一种是通过表面活性剂的反离子Br于表面的silanol（SiOH）结合，即上面的反离子作为中间介质，但是静电引力的本质没有任何变化，所以结合能不可能有如此之大的区别，3ev的差别，你不可想象？那是什么原因呢？当然这只是我自己的考虑和观点，有可能上面的差别就是结合能不同的原因？上面仅仅考虑了化学环境的差别。
难道是物理环境的差别引起的，XPS的结合能实际上反映了表面的化学状态和物理状态？如果从孔道表面结构信息的角度考虑，是不是可以部分解释上面的差别呢？通常认为MCM41孔道的表面是光滑的，如果表面活性剂是被局域在表面的微孔里，上面结合能的差异是不是可以解释呢？
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3楼2008-01-20 18:15:45
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zuozhijun5134

至尊木虫 (文坛精英)
★
nxl5096224(金币+1,VIP+0):多谢参与讨论！
一般来说物理环境也是可能的
比如颗粒的大小就可能引起结合能的偏移
有时候可能到2eV左右
所以在做样的时候要样品颗粒大小一直的
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4楼2008-01-23 19:47:18
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woodsugar

金虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★
rabbit7708(金币+4,VIP+0):多谢热心应助！欢迎常来催化版喽!：）
XPS的原理很多书上都有讲,利用单一射线源激发某一轨道的电子为光电子,通过检测光电子的能量可以了解元素种类,价态.
至于你说的情况,有两种可能,一种是你的表面活性剂在分子筛表面发生变化,不是你原来的表面活性剂了,这是因为分子筛的离子是高度配位不饱和的,这种情况有可能会发生;另外一种可能就是所谓驰豫效应,就是N原子的电子被激发后,没有直接跑出来,而是在分子筛孔洞发生弹性碰撞,电子能量降低,导致监测器检测到你的电子结合能发生变化,这种情况你可以比较一下电子谱中N的强度是否发生变化来判断这种可能性.不过如果是特征峰的话,用驰豫很难解释.所以我倾向于第一种可能.
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5楼2008-02-01 19:21:33
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zhangkun232

至尊木虫 (著名写手)
★ ★ ★
rabbit7708(金币+3,VIP+0):多谢提出好话题,并热烈讨论!欢迎更多关注催化版!:)
楼上的结束可以说是非常的完美，实际上我们更同意您的第二种看法，在贴出这个帖子之前，我们就讨论这两种可能。N1S（398.4ev)的光电子被激发以后，如果直接被监测器捕捉到应该没有变化，但是我们的结合能却变大了（402.4ev),所以不可能是驰豫效应的结果，即光电子被局域在表面微孔里。对于第一种可能，我们确信分子没有发生任何变化，但是我不是很理解你说的“分子筛的离子是高度配位不饱和的”这句话是什么意思？能否再详细一点？还有我们发现两种状态的相对强度是398.4ev/402.4ev=15/85，希望可以跟楼上进行深入交流

[ Last edited by zhangkun232 on 2008-2-3 at 00:20 ]
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6楼2008-02-02 06:41:33
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woodsugar

金虫 (小有名气)
★ ★ ★ ★
rabbit7708(金币+4,VIP+0):多谢热心交流！：）
如果是结合能升高的情况，则驰豫可能发生。结合能的计算是用光源能量减光电子能量（当然还包括功函、荷电状况引起的变化，先不考虑），如果光电子能量降低，计算的结合能就会升高。
我想还有没有另外一种可能，那就是X射线透射分子筛到达分子筛内分子，然后激发出光电子再透过分子筛，这样也会导致光电子能量的降低。如果你测的结合能数据是重复的话，光用驰豫考虑似乎欠妥。如果光电子透射出分子筛的时候能量损失固定的话，测的结合能应该也是固定的。或许两种情况都需要考虑。如果N的结合能发生变化，那么其它原子的结合能也应发生变化，在驰豫的情况下。
我说的分子筛的离子指的是阳离子，在分子筛腔内一些边、角的位置上，阳离子配位不饱和程度很高，是强的Lewis酸，是很强的吸附位点和催化位点。
你所提及的两种N1s峰强度比，我觉得你可以对应一下两种状态的分子所处位置的比例，即处于分子筛内部和表面的分子比例，是否与强度有对应关系。
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7楼2008-02-04 14:55:02
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zhangkun232

至尊木虫 (著名写手)
★ ★ ★
rabbit7708(金币+3,VIP+0):谢谢继续讨论！：）
首先再一次感谢楼上，使我对XPS有了更深入的了解，也知道你在分子筛和XPS方面做了很多工作，非常希望能够跟你成为朋友，现在对你的评论做一下简要的答复：
首先我们非常认同你的第二种可能性，激发的光电子透过介孔孔壁会损失一部分能量，从这个角度也可以成为“驰豫”现象吧？你的第二个建议非常重要，“如果N的结合能发生变化，那么其它原子的结合能也应发生变化，在驰豫的情况下。”我们检查了实验的数据，的确其他原子也发生了对应的偏移，如Si和O，但是分子筛的常识是Si主要以两种化学键和形式存在siloxane(Ｏ－Ｓｉ－Ｏ）和ｓｉｌａｎｏｌ（Ｓｉ－ＯＨ），因此从Si和O我们不能归纳出有效信息。还是来看Ｎ原子（即表面活性剂分子中的原子), 因为除了N，分子中还有C，但是其结合能C1S为284.6没有升高，因此我们可以排除由于通过孔壁而导致的光电子能量减小，从而结合能升高。因此现在的结论为N的结合能升高是由于微孔驰豫作用造成的。
再一次感谢您的第二次热心讨论，希望能够再一次听到您的评论
我的联系方式：zhangkun232@gmail.com,如果可以请告诉我你的联系方式
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8楼2008-02-04 21:29:38
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