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Ni在ZrO2(111)薄膜表面的生长、电子结构及热稳定性
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O643[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]中国科学技术大学、国家同步辐射实验室和苏州纳米科技协同创新中心,合肥230029
  • 相关基金:国家自然科学基金(U1232102,21403205); 国家重点基础研究发展规划项目(973)(2013CB834605)资助
中文摘要:

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.

英文摘要:

The growth mode, electronic structure, and thermal stability of Ni nanoparticles on thin ZrO2(111)film surfaces were investigated using X-ray photoelectron spectroscopy, ultraviolet photoelectron spectroscopy, and low-energy electron diffraction. Stoichiometric ZrO2(111) thin films with thickness of 3 nm were epitaxially grown on a Pt(111) single-crystal surface. The results indicate that the growth of Ni vapor deposited on thin ZrO2(111) films follows two-dimensional growth up to 0.5 ML(monolayer), followed by threedimensional growth(i.e., the Stranski-Krastanov growth mode). The Ni 2p3/2 binding energy(BE) increases with decreasing Ni coverage. We used the Auger parameter method to differentiate the contributions to this BE shift from the initial-state and final-state effects. The main contribution to the Ni 2p core level BE shift is made by the final-state effect. However, at low Ni coverages, the initial-state effect also contributes. This suggests that at the initial stage of Ni growth on the ZrO2(111) surface, Ni and ZrO2 interact strongly, leading to charge transfer from Ni to the ZrO2 substrate, with the appearance of partially positively charged Niδ+. Thermal stability studies of Ni/ZrO2(111) model catalysts with two different coverages(0.05 and 0.5 ML) indicate further oxidation of Ni to Ni2+ and concurrent diffusion of Ni into the ZrO2 substrate at elevated temperatures. These findings provide an atomic-level fundamental understanding of the interactions between Ni with ZrO2, which is essential for identifying the structures of real ZrO2-supported Ni catalysts.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781