Ni在ZrO2(111)薄膜表面的生长、电子结构及热稳定性

韩永 徐倩 鞠焕鑫 朱俊发

引用本文: 韩永, 徐倩, 鞠焕鑫, 朱俊发. Ni在ZrO2(111)薄膜表面的生长、电子结构及热稳定性[J]. 物理化学学报, 2015, 31(11): 2151-2157. doi: 10.3866/PKU.WHXB201510083 shu
Citation:  HAN Yong, XU Qian, JU Huan-Xin, ZHU Jun-Fa. Growth, Electronic Structure and Thermal Stability of Ni on ZrO2(111) Thin Film Surfaces[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2015, 31(11): 2151-2157. doi: 10.3866/PKU.WHXB201510083 shu

Ni在ZrO2(111)薄膜表面的生长、电子结构及热稳定性

    通讯作者: 朱俊发
  • 基金项目:

    国家自然科学基金(U1232102, 21403205) (U1232102, 21403205)

    国家重点基础研究发展规划项目(973) (2013CB834605)资助 (973) (2013CB834605)

摘要: 利用X射线光电子能谱、紫外光电子能谱和低能电子衍射研究了Ni纳米颗粒在ZrO2(111)薄膜表面的生长模式、电子结构及热稳定性. ZrO2(111)薄膜外延生长于Pt(111)单晶表面, 厚度约为3 nm. 结果表明, 当Ni气相沉积到ZrO2(111)薄膜表面上时, 遵循Stranski-Krastanov生长模式, 即先二维生长至0.5 ML(monolayer),然后呈三维岛状生长. 随着覆盖度的减小, Ni 2p3/2峰逐渐向高结合能位移. 利用俄歇参数法分析发现, 引起该峰向高结合能位移的主要原因来源于终态效应的贡献, 但在低的Ni覆盖度时, 也有部分初态效应的贡献, 说明Ni在ZrO2表面初始生长时, 两者存在较强的界面相互作用, Ni向ZrO2衬底传递电荷, 形成带部分正电荷的Niδ+.两种不同覆盖度(0.05和0.5 ML)的Ni/ZrO2(111)模型催化剂热稳定性研究表明, 当温度升高时, Ni逐渐被氧化成Ni2+, 并伴随着向ZrO2衬底的扩散. 本文从原子水平上认识了Ni与ZrO2表面的相互作用和界面结构, 为理解实际ZrO2担载的Ni催化剂结构提供了重要的依据.

English

    1. [1]

      (1) Campbell, C. T. Surf. Sci. Rep. 1997, 27, 1. doi: 10.1016/S0167-5729(96)00011-8(1) Campbell, C. T. Surf. Sci. Rep. 1997, 27, 1. doi: 10.1016/S0167-5729(96)00011-8

    2. [2]

      (2) Kuhlenbeck, H.; Shaikhutdinov, S.; Freund, H. J. Chem. Rev. 2013, 113, 3986. doi: 10.1021/cr300312n(2) Kuhlenbeck, H.; Shaikhutdinov, S.; Freund, H. J. Chem. Rev. 2013, 113, 3986. doi: 10.1021/cr300312n

    3. [3]

      (3) Campbell, C. T.; Sauer, J. Chem. Rev. 2013, 113, 6901. doi: 10.1021/cr400332t(3) Campbell, C. T.; Sauer, J. Chem. Rev. 2013, 113, 6901. doi: 10.1021/cr400332t

    4. [4]

      (4) Munoz, M. C.; Gallego, S.; Beltran, J. I.; Cerda, J. Surf. Sci. Rep. 2006, 61, 303. doi: 10.1016/j.surfrep.2006.03.002(4) Munoz, M. C.; Gallego, S.; Beltran, J. I.; Cerda, J. Surf. Sci. Rep. 2006, 61, 303. doi: 10.1016/j.surfrep.2006.03.002

    5. [5]

      (5) Nakano, Y.; Iizuka, T.; Hattori, H.; Tanabe, K. J. Catal. 1979, 57, 1. doi: 10.1016/0021-9517(79)90038-1(5) Nakano, Y.; Iizuka, T.; Hattori, H.; Tanabe, K. J. Catal. 1979, 57, 1. doi: 10.1016/0021-9517(79)90038-1

    6. [6]

      (6) Han, Y.; Zhu, J. F. Top. Catal. 2013, 56, 1525. doi: 10.1007/s11244-013-0156-5(6) Han, Y.; Zhu, J. F. Top. Catal. 2013, 56, 1525. doi: 10.1007/s11244-013-0156-5

    7. [7]

      (7) Wei, J. M.; Xu, B. Q.; Li, J. L.; Cheng, Z. X.; Zhu, Q. M. Appl. Catal. A-Gen. 2000, 196, L167.(7) Wei, J. M.; Xu, B. Q.; Li, J. L.; Cheng, Z. X.; Zhu, Q. M. Appl. Catal. A-Gen. 2000, 196, L167.

    8. [8]

      (8) Li, X. S.; Chang, J. S.; Tian, M. Y.; Park, S. E. Appl. Organomet. Chem. 2001, 15, 109.(8) Li, X. S.; Chang, J. S.; Tian, M. Y.; Park, S. E. Appl. Organomet. Chem. 2001, 15, 109.

    9. [9]

      (9) Xu, B. Q.; Wei, J. M.; Yu, Y. T.; Li, J. L.; Zhu, Q. M. Top. Catal. 2003, 22, 77. doi: 10.1023/A:1021419929938(9) Xu, B. Q.; Wei, J. M.; Yu, Y. T.; Li, J. L.; Zhu, Q. M. Top. Catal. 2003, 22, 77. doi: 10.1023/A:1021419929938

    10. [10]

      (10) Gonzalez-Delacruz, V. M.; Pereñguez, R.; Ternero, F.; Holgado, J. P.; Caballero, A. ACS Catal. 2011, 1, 82. doi: 10.1021/cs100116m(10) Gonzalez-Delacruz, V. M.; Pereñguez, R.; Ternero, F.; Holgado, J. P.; Caballero, A. ACS Catal. 2011, 1, 82. doi: 10.1021/cs100116m

    11. [11]

      (11) Campbell, C. T. Nat. Chem. 2012, 4, 597. doi: 10.1038/nchem.1412(11) Campbell, C. T. Nat. Chem. 2012, 4, 597. doi: 10.1038/nchem.1412

    12. [12]

      (12) Kralik, B.; Chang, E. K.; Louie, S. G. Phys. Rev. B 1998, 57, 7027. doi: 10.1103/PhysRevB.57.7027(12) Kralik, B.; Chang, E. K.; Louie, S. G. Phys. Rev. B 1998, 57, 7027. doi: 10.1103/PhysRevB.57.7027

    13. [13]

      (13) Gao, Y.; Zhang, L. A.; Pan, Y. H.; Wang, G. D.; Xu, Y.; Zhang, W. H.; Zhu, J. F. Chin. Sci. Bull. 2011, 56, 502. doi: 10.1007/s11434-010-4309-7(13) Gao, Y.; Zhang, L. A.; Pan, Y. H.; Wang, G. D.; Xu, Y.; Zhang, W. H.; Zhu, J. F. Chin. Sci. Bull. 2011, 56, 502. doi: 10.1007/s11434-010-4309-7

    14. [14]

      (14) Zhou, Y. H.; Zhou, J. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9544. doi: 10.1021/jp300259y(14) Zhou, Y. H.; Zhou, J. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 9544. doi: 10.1021/jp300259y

    15. [15]

      (15) Memeo, R.; Ciccacci, F.; Mariani, C.; Ossicini, S. Thin Solid Films 1983, 109, 159. doi: 10.1016/0040-6090(83)90135-9(15) Memeo, R.; Ciccacci, F.; Mariani, C.; Ossicini, S. Thin Solid Films 1983, 109, 159. doi: 10.1016/0040-6090(83)90135-9

    16. [16]

      (16) Zhu, J. F.; Farmer, J. A.; Ruzycki, N.; Xu, L.; Campbell, C. T.; Henkelman, G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2314. doi: 10.1021/ja077865y(16) Zhu, J. F.; Farmer, J. A.; Ruzycki, N.; Xu, L.; Campbell, C. T.; Henkelman, G. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 2314. doi: 10.1021/ja077865y

    17. [17]

      (17) Tanuma, S.; Powell, C. J.; Penn, D. R. Surf. Interface Anal. 1991, 17, 911.(17) Tanuma, S.; Powell, C. J.; Penn, D. R. Surf. Interface Anal. 1991, 17, 911.

    18. [18]

      (18) Kong, D. D.; Wang, G. D.; Pan, Y. H.; Hu, S. W.; Hou, J. B.; Pan, H. B.; Campbell, C. T.; Zhu, J. F. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6715. doi: 10.1021/jp112392y(18) Kong, D. D.; Wang, G. D.; Pan, Y. H.; Hu, S. W.; Hou, J. B.; Pan, H. B.; Campbell, C. T.; Zhu, J. F. J. Phys. Chem. C 2011, 115, 6715. doi: 10.1021/jp112392y

    19. [19]

      (19) Onishi, H.; Aruga, T.; Egawa, C.; Iwasawa, Y. Surf. Sci. 1990, 233, 261. doi: 10.1016/0039-6028(90)90638-O(19) Onishi, H.; Aruga, T.; Egawa, C.; Iwasawa, Y. Surf. Sci. 1990, 233, 261. doi: 10.1016/0039-6028(90)90638-O

    20. [20]

      (20) Wu, M. C.; Mø ler, P. J. Surf. Sci. 1992, 279, 23. doi: 10.1016/0039-6028(92)90739-S(20) Wu, M. C.; Mø ler, P. J. Surf. Sci. 1992, 279, 23. doi: 10.1016/0039-6028(92)90739-S

    21. [21]

      (21) Sotiropoulou, D.; Ladas, S. Surf. Sci. 1998, 408, 182. doi: 10.1016/S0039-6028(98)00219-2(21) Sotiropoulou, D.; Ladas, S. Surf. Sci. 1998, 408, 182. doi: 10.1016/S0039-6028(98)00219-2

    22. [22]

      (22) Zafeiratos, S.; Kennou, S. Surf. Sci. 2003, 532, 402.(22) Zafeiratos, S.; Kennou, S. Surf. Sci. 2003, 532, 402.

    23. [23]

      (23) Chatain, D.; Rivollet, I.; Eustathopoulos, N. J. Chim. Phys. Phys.-Chim. Biol. 1987, 84, 201.(23) Chatain, D.; Rivollet, I.; Eustathopoulos, N. J. Chim. Phys. Phys.-Chim. Biol. 1987, 84, 201.

    24. [24]

      (24) Mason, M. G. Phys. Rev. B 1983, 27, 748. doi: 10.1103/PhysRevB.27.748(24) Mason, M. G. Phys. Rev. B 1983, 27, 748. doi: 10.1103/PhysRevB.27.748

    25. [25]

      (25) Parmigiani, F.; Kay, E.; Bagus, P. S.; Nelin, C. J. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1985, 36, 257. doi: 10.1016/0368-2048(85)80023-2(25) Parmigiani, F.; Kay, E.; Bagus, P. S.; Nelin, C. J. J. Electron Spectrosc. Relat. Phenom. 1985, 36, 257. doi: 10.1016/0368-2048(85)80023-2

    26. [26]

      (26) Bagus, P. S.; Brundle, C. R.; Pacchioni, G.; Parmigiani, F. Surf. Sci. Rep. 1993, 19, 265. doi: 10.1016/0167-5729(93)90013-F(26) Bagus, P. S.; Brundle, C. R.; Pacchioni, G.; Parmigiani, F. Surf. Sci. Rep. 1993, 19, 265. doi: 10.1016/0167-5729(93)90013-F

    27. [27]

      (27) Zafeiratos, S.; Kennou, S. Surf. Sci. 1999, 443, 238. doi: 10.1016/S0039-6028(99)01014-6(27) Zafeiratos, S.; Kennou, S. Surf. Sci. 1999, 443, 238. doi: 10.1016/S0039-6028(99)01014-6

    28. [28]

      (28) Wagner, C. D. Anal. Chem. 1972, 44, 967. doi: 10.1021/ac60314a015(28) Wagner, C. D. Anal. Chem. 1972, 44, 967. doi: 10.1021/ac60314a015

    29. [29]

      (29) Wagner, C. D. Anal. Chem. 1975, 47, 1201. doi: 10.1021/ac60357a021(29) Wagner, C. D. Anal. Chem. 1975, 47, 1201. doi: 10.1021/ac60357a021

    30. [30]

      (30) Wagner, C. D.; Gale, L. H.; Raymond, R. H. Anal. Chem. 1979, 51, 466. doi: 10.1021/ac50040a005(30) Wagner, C. D.; Gale, L. H.; Raymond, R. H. Anal. Chem. 1979, 51, 466. doi: 10.1021/ac50040a005

    31. [31]

      (31) Krakauer, H.; Freeman, A. J.; Wimmer, E. Phys. Rev. B 1983, 28, 610. doi: 10.1103/PhysRevB.28.610(31) Krakauer, H.; Freeman, A. J.; Wimmer, E. Phys. Rev. B 1983, 28, 610. doi: 10.1103/PhysRevB.28.610

    32. [32]

      (32) Zhang, L.; Persaud, R.; Madey, T. E. Phys. Rev. B 1997, 56, 10549. doi: 10.1103/PhysRevB.56.10549(32) Zhang, L.; Persaud, R.; Madey, T. E. Phys. Rev. B 1997, 56, 10549. doi: 10.1103/PhysRevB.56.10549

    33. [33]

      (33) Rodriguez, J. A.; Kuhn, M.; Hrbek, J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18240. doi: 10.1021/jp962195w(33) Rodriguez, J. A.; Kuhn, M.; Hrbek, J. J. Phys. Chem. 1996, 100, 18240. doi: 10.1021/jp962195w

    34. [34]

      (34) Libuda, J.; Frank, M.; Sandell, A.; Andersson, S.; Brü wiler, P. A.; Bä mer, M.; Må tensson, N.; Freund, H. J. Surf. Sci. 1997, 384, 106. doi: 10.1016/S0039-6028(97)00170-2(34) Libuda, J.; Frank, M.; Sandell, A.; Andersson, S.; Brü wiler, P. A.; Bä mer, M.; Må tensson, N.; Freund, H. J. Surf. Sci. 1997, 384, 106. doi: 10.1016/S0039-6028(97)00170-2

    35. [35]

      (35) Bä mer, M.; Biener, J.; Madix, R. J. Surf. Sci. 1999, 432, 189. doi: 10.1016/S0039-6028(99)00400-8(35) Bä mer, M.; Biener, J.; Madix, R. J. Surf. Sci. 1999, 432, 189. doi: 10.1016/S0039-6028(99)00400-8

    36. [36]

      (36) Fu, Q.; Wagner, T. Surf. Sci. Rep. 2007, 62, 431. doi: 10.1016/j.surfrep.2007.07.001(36) Fu, Q.; Wagner, T. Surf. Sci. Rep. 2007, 62, 431. doi: 10.1016/j.surfrep.2007.07.001

    37. [37]

      (37) Sam, J. M.; Gonzalez-Elipe, A. R.; Fernandez, A.; Leinen, D.; Galan, L.; Stampfl, A.; Bradshaw, A. M. Surf. Sci. 1994, 307, 848.(37) Sam, J. M.; Gonzalez-Elipe, A. R.; Fernandez, A.; Leinen, D.; Galan, L.; Stampfl, A.; Bradshaw, A. M. Surf. Sci. 1994, 307, 848.

    38. [38]

      (38) Morant, C.; Fernandez, A.; Gonzalezelipe, A. R.; Soriano, L.; Stampfl, A.; Bradshaw, A. M.; Sanz, J. M. Phys. Rev. B 1995, 52, 11711. doi: 10.1103/PhysRevB.52.11711(38) Morant, C.; Fernandez, A.; Gonzalezelipe, A. R.; Soriano, L.; Stampfl, A.; Bradshaw, A. M.; Sanz, J. M. Phys. Rev. B 1995, 52, 11711. doi: 10.1103/PhysRevB.52.11711

    39. [39]

      (39) Koł czkiewicz, J.; Bauer, E. Surf. Sci. 1984, 144, 495. doi: 10.1016/0039-6028(84)90114-6(39) Koł czkiewicz, J.; Bauer, E. Surf. Sci. 1984, 144, 495. doi: 10.1016/0039-6028(84)90114-6

    40. [40]

      (40) Koł czkiewicz, J.; Bauer, E. Surf. Sci. 1986, 175, 508. doi: 10.1016/0039-6028(86)90009-9(40) Koł czkiewicz, J.; Bauer, E. Surf. Sci. 1986, 175, 508. doi: 10.1016/0039-6028(86)90009-9

    41. [41]

      (41) Khyzhun, O.; Sygellou, L.; Ladas, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2302.(41) Khyzhun, O.; Sygellou, L.; Ladas, S. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 2302.

    42. [42]

      (42) Zhou, J.; Ma, S.; Kang, Y. C.; Chen, D. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11633. doi: 10.1021/jp040185m(42) Zhou, J.; Ma, S.; Kang, Y. C.; Chen, D. A. J. Phys. Chem. B 2004, 108, 11633. doi: 10.1021/jp040185m

    43. [43]

      (43) Ozturk, O.; Park, J. B.; Black, T. J.; Rodriguez, J. A.; Hrbek, J.; Chen, D. A. Surf. Sci. 2008, 602, 3077. doi: 10.1016/j.susc.2008.07.032(43) Ozturk, O.; Park, J. B.; Black, T. J.; Rodriguez, J. A.; Hrbek, J.; Chen, D. A. Surf. Sci. 2008, 602, 3077. doi: 10.1016/j.susc.2008.07.032

    44. [44]

      (44) Senanayake, S. D.; Evans, J.; Agnoli, S.; Barrio, L.; Chen, T. L.; Hrbek, J.; Rodriguez, J. A. Top. Catal. 2011, 54, 34. doi: 10.1007/s11244-011-9645-6(44) Senanayake, S. D.; Evans, J.; Agnoli, S.; Barrio, L.; Chen, T. L.; Hrbek, J.; Rodriguez, J. A. Top. Catal. 2011, 54, 34. doi: 10.1007/s11244-011-9645-6

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  26
  • 文章访问数:  589
  • HTML全文浏览量:  11
文章相关
  • 收稿日期:  2015-08-06
  • 网络出版日期:  2015-10-08
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章