Исследование реконструкции и окисления поверхностных слоев палладия, индуцированных хемосорбцией O2 и реакцией CO+O2

• Автор: Титков, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 02.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 162 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Литературный обзор б

1.1 Модели поверхности твердого тела. б

1.2 Реконструкция грани металлов 0.

1.3 Взаимодействие кислорода с переходными металлами

1.4 Адсорбция кислорода на палладии.

1.5 Реконструкция граней палладия 0, 1 и 0, инициированная

хемосорбцией кислорода.

1.6 Внедрение кислорода в приповерхностные слои палладия

1.7 Образование объемного оксида палладия

1.8 Взаимодействие СО с 0.
1.9 Реакция окисления СО кислородом.
1.9.1 Реакция окисления СО кислородом на платиновых металлах . .
1.9.2 Исследование реакционной способности СОадс и Оадс на 0
1.9.3 Кинетика реакции окисления СО на 0 в стационарных условиях
1.9.4 Автоколебания скорости реакции окисления СО на 0 .
2 Методическая часть
2.1 Экспериментальные установки.
2.1.1 Устройство экспериментальной установки 0 Vi
2.1.2 Устройство фотоэлектронного спектрометра V .
2.2 Метод термодесорбции
2.3 Метод рентгеновской Ьотоэлектронной спектроскопии
2.3.1 Аналитические возможности метода РФЭС.
2.3.2 Чувствительность к поверхностным атомам.
2.4 Метод Ультрафиолетовой Фотоэлектронной Спектроскопии УФЭС .
2.5 Метод Дифракции Медленных Электронов .
2.6 Подготовка монокристалла 0 к работе.
3 Результаты и обсуждение
3.1 Взаимодействие кислорода с .
3.1.1 Поглощение кислорода палладием 0 при Ро2
Па и Т00 К. . . .
3.1.2 Формирование и разложение реконструктивных структур на поверхности 0 в ходе взаимодействия О2 с 0 при 0
0.5 Р 4 . .

3.1.3 Внедрение кислорода в приповерхностные слои при 0.5
в0 2
3.1.4 Образование поверхностного оксида.
3.1.5 Образование наночастиц оксида Ох на 0.
3.1.6 Образование кристаллов на
3.2 Взаимодействие СО с 0.
3.2.1 кинетика адсорбции СО на 0 и структура адсорбционных слоев при увеличении 9со от 0 до 1
3.2.2 кинетика десорбции СО с 0
3.2.3 химическое состояние адсорбированного СО на 0.
3.3 Изучение реакционной способности реконструктивных и оксидных форм
кислорода по отношению к СО.
3.4 Исследование реакции СО в стационарных условиях
3.4.1 Реакция СОО2 при низкнх давлениях 5х6 5х3 Па. .
3.4.2 Реакция СОО2 при высоких давлениях 5 х 3 Па. .
Заключение
Выводы
Список литературы


Поскольку в начале адсорбции наблюдается образование 0 рядов около ступеней, то видимо эти ряды образуются атомами оторванными от ступеней. О2 и роста покрытия поверхности Оадс расстояние между образованными рядами сокращается, так при 0. Таким образом при 0. Атомы кислорода хемосорбированы на адсорбционных местах на 0 рядах, формируя i цепи и образуют с2х40 структуру. Таким образом на поверхности 0 в ходе хемосорбции О 2 при взаимодействии мобильных адсорбированных атомов металла с хемосорбирующимися молекулами О2 формируются цепи 0 , которые образуют реконструктивную поверхность x22x40 при 0. При нагревании поверхности x22x40 при Т 0 К атомы Оадс хемосорбированные на соседних i рекомбинируют И десорбируются ПО первому порядку 2 пиком при Т 0 К. Структура x22x40 описывается ii моделью, которая рассматривает смещение атомов металла от равновесных позиций в нескольких поверхностных слоях металла. На основании анализа дифракционных данных были получены структурные параметры для 0x22x4 структуры . Так, установлено, что расстояние между 1м и 2м слоем металла 2 увеличено на 0. Во втором слое металла происходит сильное смещение атомов от равновесных положений i, которое достигает величины 0. М. А. Кроме того во втором слое происходит i образное латеральное смещение атомов, причем атомы металла связанные с атомами кислорода смещаются в строну от верхнего 0 ряда на 4. После насыщения хемосорбированных слоев кислорода на и 0 при давлениях О2 Па и Т 0 К начинается реконструкция поверхностей этих граней, в ходе которой формируются новые оксидоподобные структуры , , , , , , . При увеличении покрытия кислорода 0. Вырванные атомы палладия мигрируют по поверхности и реагируют с хемосорбирующимися молекулами О2 образуя островки поверхностного оксида, которые наблюдаются методом СТМ ,. Островки постепенно растут и формируют сплошную пленку. Так, на при Т 0 в адсорбционной структуре р2х2 образуются и постепенно растут островки новой фазы с квадратной ячейкой 6. I54 . На поверхности 0 в с2х2 насыщенном адсорбционном слое кислорода в результате процессов обмена между Оадс и атомами поверхностного слоя постепенно формируется сначала р5х5 реконструктивная структура с предельным покрытием 00. V5x5 реконструктивная структура 00. При формировании этих фаз поглощается около 2 кислорода. В РФЭ спектрах i и 3 для поверхностных оксидов на и 0 появляются компоненты, имеющие значения энергии связи, отличные от значений для адсорбционного состояния и объемного оксида . Так, для поверхностного оксида на 1 и 0 в спектре 3 кроме компоненты 5. В появляется компонента с энергией связи 6. В, а в спектре i наряду с компонентой 9 эВ появляется компонента с энергией связи 9. В , . При нагревании поверхностью оксиды разлагаются и О2 выделяется отдельным острым ТД пиком при 00 К, т. Характер изменения положения пиков с увеличением 0 указывает на первый порядок десорбции при 0. Таким образом данные методов СТМ, ТД, ДМЭ к РФ9С указывают, что при давлениях О2 Па и Т0 К идет реконструкция граней и 0, в результате которой формируются поверхностные оксидоподобные фазы. На 0 при Т 0 К и 0 0. Нортона , , кислород внедряется в приповерхностную область палладия. Образование приповерхностного кислорода при сохранении поверхностной структуры доказывается комбинацией экспериментов ТДС, изменения работы выхода Аф, ДМЭ, выполненных при различных температурах и количествах поглощенного кислорода. Так, Нортон установил, что после экспозиции кислорода 5 при 5 К на поверхности образуется структура с2х4 с покрытием 0. Эта же структура образуется на поверхности и после экспозиции кислорода 5 при 0 К с последующим нагревом до 5 К, однако общее покрытие в данном случае составляет 0. При этом, отмечается заметное смещение 0. Нортон и сотр. При 0 0. Аф на 00 мВ, по сравнению с адсорбированным слоем с2х4. Авторы работ , , объяснили это образованием отрицательного заряда, созданного внедренным в приповерхностный слой кислородом и соответственно изменением заряда на поверхности. Падение Аф происходило практически линейно с увеличением общего покрытия кислорода при 0 0.