Фундаментальные аспекты применения ВИМС и ТПД для исследования состава и структуры поверхности и адсорбционных свойств катализаторов

• Автор: Иванов, Вячеслав Павлович
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 279 с. : ил

1.1. Основы метода ВИМС.

1.1.1. Взаимодействие ионов с поверхностью тврдого тела

1.1.2. Явление вторичной ионной эмиссии.

1.1.3. Распыление однокомпонентных материалов.

1.1.4. Распыление многокомпонентных и многофазных материалов

1.1.5.Физические модели образования вторичных ионов.

1.1.6. Количественный элементный анализ поверхностных слоев высокодисперсных материалов.

1.1.7. Определение профилей концентраций

1.2. Современное состояние исследований катализаторов и адсорбции методом ВИМС

1.2.1. Применение ВИМС для изучения адсорбции на металлах.

1.2.2. Исследование структуры поверхности и адсорбированных слоев.

1.2.3. Взаимодействие различных фаз катализатора
1.2.4. Определение структурнофазового состава поверхностных слоев
катализаторов по молекулярным ионам
1.2.5. Изменение состава поверхности под воздействием реакционной среды
1.3. Метод температурной программированной десорбции ТПД
1.3.1.Основы метода.
1.3.2. Особенности ТПД для дисперсных материалов. Описание установки
ГЛАВА П. ВЛИЯНИЕ ДЕФЕКТОВ ПОВЕРХНОСТИ НА АДСОРБЦИЮ И
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КИСЛОРОДА И ОКСИДА УГЛЕРОДА НА ПЛАТИНЕ И ИРИДИИ.
2.1. Роль дефектов в кинетических процессах на поверхности. Состояние проблемы .
2.1.2. Адсорбция СО на дефектных поверхностях металлов.
2.1.3. Адсорбция кислорода на дефектных поверхностях металлов
2.1.4. Реакционная способность дефектных поверхностей
2.2. Влияние структуры состояния поверхности платины на хемосорбцию оксида углерода, кислорода и их взаимодействие.
2.2.1. Структура поверхности платиновой фольги в процессе рекристаллизации
2.2.2. Адсорбция кислорода и оксида углерода.
2.2.3. Каталитическое окисление оксида углерода
2.3. Влияние структуры поверхности 1 и граней иридия на хемосорбцию оксида углерода, кислорода и их взаимодействие.
2. 3.1. Характеристика поверхности граней 1 и г
2.3.2. Хемосорбция оксида углерода на гранях 1 и 0 1г.
2.3.3 Специфичность хемосорбции кислорода на 1 и 0 1г.
2.3.4. Окисление оксида углерода
ГЛАВА Ш. ИШОИНДУЦИРОВАННАЯ АДСОРБЦИЯ ГАЗОВ НА РОДИИ И НИКЕЛЕ
3.1. Воздействие ионного пучка на систему газметалл. Состояние проблемы
3.2. Влияние дефектов поверхности на адсорбцию кислорода й паров воды на
поликристаллическом родии
3.3. Адсорбция СО на поликристаллическом никеле.
3.3.1. Характеристика поверхности никеля
3.3.2. Адсорбция СО.
3.3.3. Зависимость покрытия СО от дозы бомбардировки .
3.3.4. Расчет зависимости покрытия СО от температуры
ГЛАВА IV. АДСОРБЦИЯ КИСЛОРОДА НА АОаАЬ3 4.1. Состояние проблемы
4.2. Структура поверхности и адсорбционнокаталитические свойства малых металлических частиц.
4.3. Адсорбция на АЬОз
4.3.1. Характеристика образцов.
4.3.2. Результаты и обсуждение
4.3.3. Расчет зависимости 0 для частиц серебра разного размера.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ К ГЛАВАМ IIIV
ГЛАВА V. ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ КАТАЛИЗАТОРОВ С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ПО ГЛУБИНЕ.
5.1. Анализ стандартных образцов. Определение коэффициентов относительной чувствительности элементов
5.2. Исследование поверхностного состава атмосферных аэрозолей.
5.2.1. Состояние проблемы
5.2.2. Аэрозоли Новосибирской области
5.2.3. Аэрозоли, отобранные при горении тайги
5.3. Изменение состава поверхности катализаторов КГТ в процессе работы.
5.4. Исследование аРегОзуАЬОз катализаторов.
5.5. Влияние механической активации на реальную структуру аБегОз
5.6. Связь поверхностного состава и каталитической активности
для катализаторов ряда i.xx
ГЛАВА VI. СТРУКТУРНОФАЗОВЫЙ АНАЛИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ КАТАЛИЗАТОРОВ.
6.1. Структура поверхности
6.1.1. Определение толщины оксидных слоев активной компоненты.
6.1.2. Структура поверхности волокнистого каталитического углерода
6.2. Структурнофазовый анализ из отношения интенсивностей ионов
6.2.1. Стехиометрия взаимодействия между ванадием и титаном
в УТ1 оксидных катализаторов
6.2.2. Влияние природы носителя на физикохимические свойства кобальтсодержащих катализаторов
6.2.3. Физикохимические и каталитические свойства перовскитов
ряда ЬаЬх Сах 35.
6.2.4. Влияние генезиса на каталитические и физикохимические свойства ЬаМпОз.
6.3. Эмиссия молекулярных ионов и их роль в анализе структуры поверхности
катализаторов.
6.3.1. Механизм образования димеров 2
6.3.2. Состояние и структура поверхности систем Мг М Са, Бг, Ва
6.3.3. Влияние механохимической обработки на реальную структуру ЬаРеОз
6. 3.4. Структура СагРе5.
ВЫВОДЫ.
ЛИТЕРАТУРА


Исключение в начальный момент при малых дозах, пожалуй, будут составлять такие системы, например, как на аАОз, так как коэффициент распыления серебра много больше такового для аА0з. Физические модели образования вторичных ионов. Вопрос о механизме образования ионов при ионной бомбардировке весьма сложен и в настоящее время описывается рядом моделей. Принципы моделей изложены в ряде обзорных статей 6, , . Очевидно, что вероятность покинуть частице атому, молекуле, кластеру поверхность в виде иона зависит от электронного состояния и поверхности и частицы . В табл. Далее кратко изложим суть лишь нескольких моделей, которые имеют наиболее широкое применение и которые применимы к нашим экспериментальным условиям. В модели локального термодинамического равновесия принимается, что в процессе ионной бомбардировки в поверхностном слое образуется термодинамически равновесная плазма . Т2яшкТУ2 Е. И3 Р кТ и
где 2, 7 и 2 статистические веса атомов, ионов и электронов. Е энергия потенциал ионизации и ДЕ уменьшение потенциала ионизации в плазме работа выхода электрона. Применение уравнения 7 позволяет проводить количественный анализ для определения концентраций примесей. Для этого принимается , что пх 1ет ток вторичных ионов, а пх Сх концентрация элемента х. Плотность электронов и температуру в 7 определяют из данных, полученных не менее, чем для 2х образцов аналогичного состава одной и той же матрице с заданными концентрациями. Использование разных матриц не приводит к успеху. Этот метод был успешно использован для исследования состава силикатных сткол с точностью , а модель была проверена и использована многими авторами . Каскадная модель столкновений является развитием модели локального термодинамического равновесия . В каскадной модели температура, входящая в уравнение 7, рассматривается как подгоночный параметр, характеризующий степень ионизации и соответствует наиболее вероятной энергии вторичных ионов. БМ0, ОМО энергии диссоциации иона МО и нейтральной молекулы соответственно, 1М и 1МО потенциалы ионизации металла и оксида. Справедливость соотношения 8 была проверена на большом числе оксидов , и сверхпроводников . Для количественного анализа на основе этих моделей разработаны программы итерационного расчта под названием САВДБМА и 2иАМ8 . САШМА , так как в ней необходимо подгонять не два, а лишь один параметр. Этот факт важен поскольку величина электронной плотности п в 7 может отличаться в тысячу раз для одного и того же образца в зависимости от выбранного эталона. Предложенная авторами , модель позволяет проводить безэталонный количественный анализ примесей в гомогенных материалах металлах, полупроводниках и диэлектриках. Сила же ионной связи зависит от электроотрицательности и числа связей, которое бертся равным валентности. Автором предложены коэффициенты относительной чувствительности практически для всех элементов периодической таблицы. Точность, с которой эти данные позволяют оценивать концентрацию примесей, составляет . Как показал наш опыт для грубой оценки концентрации примесей с точностью до порядка приведенные в значения КОЧ можно использовать также для нанеснных катализаторов. В модели электронного туннелирования определить Р можно путм строгого решения задачи с помощью квантовой теории возмущений. Однако оно довольно сложное и представимо в аналитическом виде только в некоторых частных случаях , . Квазиклассическое описание, дающие, тем не менее, качественно верный окончательный результат заключается в следующем. Предположим, что в начальный момент времени частица находится в некотором валентном состоянии, то есть на ней имеется некоторый эффективный положительный или отрицательный заряд равный по модулю е, и движется в сторону от поверхности с постоянной скоростью V. Зависимость энергии положительного валентного электронного уровня эмитируемого атома Еаг имеет вид, изображенный на рис. Величина Еаг равна по модулю энергии XV, которая выделится, если этот уровень займет электрон, первоначально находящийся на бесконечности. Уменьшение этого уровня вблизи поверхности металла связано с искажением потенциала иона отраженными зарядами. Энергия отрицательного валентного уровня рис.