Преобразование электронной структуры меди и палладия при адсорбции кислорода и водорода по данным фотоэлектронной спектроскопии

• Автор: Климова, Ирина Николаевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Ижевск
• Количество страниц: 139 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Исследование взаимодействия кислорода и водорода с медью и палладием при адсорбции

1.1. Взаимодействие кислорода с поверхностью меди

(Система Си-О)

1.2. Взаимодействие кислорода с поверхностью палладия (Система Рё-О)

1.3. Взаимодействие водорода с поверхностью палладия (Система Рё-Н)

Выводы к главе 1

ГЛАВА 2. Метод ФЭС для исследования электронных состояний, обусловленных адсорбированными на поверхности металла атомами и молекулами
2.1.Основы и возможности метода
2.1.1. Основные принципы метода
2.1.2. Энергетический спектр фотоэлектронов и зависимость формы спектра от частоты возбуждающего излучения
2.1.3. Интенсивности фотоэлектронных спектров
2.1.4. О поверхностных и объемных вкладах в УФЭ спектры
2.2. Электронная спектроскопия поверхностей, покрытых
адсорбатом
Выводы к главе 2
ГЛАВА 3. Методика проведения исследований на электронном спектрометре ЭС 3201
3.1 Электронный спектрометр ЭС 3201
3.1.1 Источники возбуждения электронов
3.1.2 Электронно-оптическая система прибора
3.2. О некоторых характеристиках спектрометра ЭС 3201 и возможности использования его при исследовании поверхности твердого тела.
3.3. Подготовка поверхности образцов
3.3.1. Прогрев в вакууме. Электронная пушка.
3.3.2. Ионное травление. Ионная пушка.
3.3.3. Очистка поверхностей поликристаллов меди и палладия
3.4. Система охлаждения образца
3.5. Методика эксперимента
3.5.1. Требования к условиям эксперимента
3.6. Обработка экспериментальных результатов
Выводы к главе 3
ГЛАВА 4. Фотоэлектронное исследование электронной структуры меди и палладия
4.1. Фотоэлектронные спектры и электронная структура меди
4.2. Фотоэлектронные спектры и электронная структура палладия
Выводы к главе 4
ГЛАВА 5. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СТРУКТУРЫ МЕДИ И ПАЛЛАДИЯ В ПРОЦЕССЕ АДСОРБЦИИ
5.1. Адсорбция кислорода на меди
5.2. Адсорбция кислорода на палладии
5.3. Адсорбция водорода на палладии
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Изучение свойств поверхности и поверхностных явлений является важным научным направлением, связанным с решением как фундаментальных, так и прикладных задач. Благодаря исследованиям природы поверхности твердого тела и механизма элементарных актов адсорбции и катализа успешно развиваются различные направления физики и химии поверхностных явлений. Адсорбция представляет практическое значение для широкого круга проблем: она играет важную роль в вакуумной технологии; она является первой стадией формирования ориентированных пленок - эпитаксиального роста тонких пленок; она важна в катализе, где различные адсорбаты на поверхности могут либо способствовать, либо противодействовать протеканию химической реакции. Изучение взаимодействия поверхности металлов с кислородом может дать ценные сведения для решения такой важной проблемы, как борьба с коррозией металлов. Экспериментальные исследования взаимодействия газов с поверхностью необходимы и для развития теории, например, для разработки моделей межфазного взаимодействия.
Применение и совершенствование существующих и разработка новых экспериментальных методов исследования поверхности и теоретических подходов ее моделирования позволило получить информацию, содержащую сведения о различных аспектах взаимодействия газов с металлами. Однако ряд проблем, существующих в этой области исследований, требует дальнейшего изучения. Так, к одним из наиболее трудных и наименее изученных в физике поверхности относятся проблемы, связанные с адсорбцией. До сих пор еще недостаточно ясно, что происходит в области перехода между адсорбцией и образованием соединения. Нет ответа на вопрос о том, каким образом происходит обмен электронами между

Выводы главы. Как видно из обзора, изучению различных аспектов взаимодействия газов с металлами посвящено большое количество работ. Рассмотрены особенности в поведении различных граней монокристаллов при взаимодействии с адсорбатом. Показана сильная зависимость процессов адсорбции, зарождения и роста поверхностных соединений не только от ориентации металлической подложки, проявляющаяся уже на самых ранних стадиях взаимодействия адсорбата с поверхностью металла, а также от условий протекания процессов. Обсуждаются различные модели поведения адсорбата на поверхности. Установлен факт существования двумерных и трехмерных поверхностных структур и особенности их формирования при адсорбции. При этом значительная часть исследований адсорбционных процессов на поверхности металлов проводится с использованием метода дифракции медленных электронов, хотя в некоторых работах отмечено, что электронный пучок сам оказывает негативное влияние на дифракционную картину.
В обзоре показано, что для исследования адсорбционного взаимодействия газов с поверхностью металлов активно используются различные модификации метода фотоэлектронной спектроскопии. Большой интерес вызывает изучение электронных состояний, обусловленных адсорбированными на поверхности металла атомами и молекулами, что важно для понимания механизма протекания поверхностных реакций. Довольно многочисленны работы по исследованию изменений электронных состояний, происходящих при адсорбции кислорода на меди. Большое внимание уделяется изучению электронных свойств и электронной структуры системы палладий — водород, чего нельзя сказать о системе палладий - кислород. Недостаточно данных систематических исследований изменений электронной структуры, вызванных адсорбцией газов на поверхности поликристаллов. Нет полного понимания процессов, происходящих на или вблизи поверхности. Это, в частности, проявляется в