程序升溫脫附譜（Temperature Programmed Desorption,TPD）方法是研究表面光化學(xué)動力學(xué)的重要技術(shù)手段,可對表面反應(yīng)產(chǎn)物進行原位探測�；诟哽`敏質(zhì)譜,本文作者所在課題組自行研制了一臺表面光化學(xué)動力學(xué)研究裝置,并依此對甲醇、乙二醇等醇類小分子在金紅石R-TiO2（110）和氧化鋅ZnO（0001）表面上的光化學(xué)反應(yīng)展開研究。表面修飾是提高化學(xué)反應(yīng)效率的有效手段。結(jié)合程序升溫脫附譜TPD實驗方法和密度泛函理論DFT計算方法,我們觀察到甲酸鹽DCOO-基團的修飾對氘代甲醇CD3OD在R-TiO2（110）表面光解產(chǎn)氫的增強作用。CD3OD光解的D原子產(chǎn)物為D2O和D2,實驗觀察到裸表面上生成的D2占比為7%,DCOO-的修飾后這一比例提升到了18.5%。DFT計算表明,HCOO-在R-TiO2（110）表面形成的BBO-CH-O-Ti5c結(jié)構(gòu)可以有效降低BBO-H復(fù)合的勢壘,提高H2產(chǎn)率,支持了實驗結(jié)論。乙二醇是重要的工業(yè)原料,使用程序升溫脫附方法我們研究了覆蓋度對乙二醇在R-TiO2（110）表面光解通道的影響。低覆蓋度時乙二醇傾向于發(fā)生C-C鍵斷裂生成甲醛（... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．３常用半導(dǎo)體材料能帶結(jié)構(gòu)與分子解離能對比ＰＩ??產(chǎn)生激發(fā)電子，即光子能量是否覆蓋材料的價帶與導(dǎo)帶之間的帶隙寬度

?第二章基于質(zhì)譜的表面光化學(xué)研究裝置???２．基于質(zhì)譜的表面光化學(xué)研究裝置??ｒ＊????ｆｉｌｆ??１?麵?Ｊ?＼?ｍ??－ｖ＾??圖２．１基于質(zhì)譜的表面光化學(xué)研究裝置與流程示意圖??為研宄半導(dǎo)體表面的光化學(xué)動力學(xué)過程，本課題組搭建了一臺結(jié)合程序升溫??脫附技術(shù)與飛秒光化學(xué)技術(shù)的研宄裝置。該裝置主要包括超高真空腔體系統(tǒng)、可??調(diào)諧波長的激光系統(tǒng)以及相關(guān)的信號采集處理系統(tǒng)組成。圖２．１左圖所示是我們??裝置超高真空腔體部分的照片。該真空腔體分為制備與表征樣品的主腔室、安裝??有質(zhì)譜的探測腔和氣路部分。激光系統(tǒng)因?qū)Νh(huán)境要求較高，故安裝在一間可控制??溫度與濕度的無塵超凈間內(nèi)，主要包括一臺集成振蕩器與放大器的飛秒激光器、??可調(diào)諧光參量放大器（ＴＯＰＡＳ，Ｔｕｎａｂｌｅ?Ｏｐｔｉｃａｌ?Ｐａｒａｍｅｔｒｉｃ?Ａｍｐｌｉｆｉｅｒｓ）、以及我們自??行搭建的倍頻／三倍頻光路體系。??圖２．１右側(cè)是本裝置的工作流程示意圖。實驗時，樣品通過樣品臺－樣品桿－??三維移動平臺的整體結(jié)構(gòu)從上方垂直進入超高真空的主腔室內(nèi)，并可作平面３６０°??轉(zhuǎn)動與三維方向移動。氣體分子經(jīng)過氣路由ｄｏｓｅｒ進入腔體到達實驗晶體材料樣??品表面，通過控制氣路壓強與通氣時間可以實現(xiàn)吸附量的精確控制。移動單晶表??面正對質(zhì)譜探測器，利用高反鏡將激光光束引入腔內(nèi)照射樣品表面來開展光化學(xué)??實驗，同時可以對光致脫附產(chǎn)物進行飛行時間質(zhì)譜（ＴＯＦ，?ｔｉｍｅ－ｏｆ－ｆｌｉｇｈｔ）探測。利??用電流加熱固定晶體的鉭金屬樣品臺，熱傳導(dǎo)使樣品升溫來采集程序升溫脫附譜，??獲得表面吸附物和熱化學(xué)／光化學(xué)產(chǎn)物信息。??本章將在第一節(jié)介紹超高真空系統(tǒng)，第二

?第二章基于質(zhì)譜的表面光化學(xué)研究裝置???樣品桿＼?ｕｉｌ??液氮杜瓦?＇｜｜二＿作平《??１１??■?，ｓ??ｊａｍ，?７??ｒ?ｍ?電離區(qū)?ｆｒ－￣——ｊｉｔ??ＬＪ｜?ｒｍ??＾?Ｊｎ??分子泵?ｌｖ－—ｊ＞－ｌ??圖２．２超高真空腔體示意圖??腔真空可達＜?ｌｘ?ｌ〇＿ＩＧ?Ｔｏｒｎ向探測腔的液氮夾層注入液氮溫度穩(wěn)定后，其真空??度將好于ｌＯ＾Ｔｏｒｒ量級。由于己經(jīng)超出了真空規(guī)的測量極限，我們使用四級桿??質(zhì)譜來外延測量來獲得液氮溫度下的真空度。當(dāng)探測腔液氮注入溫度達到穩(wěn)定后，??通過漏閥，我們以不同的速率向主腔室內(nèi)通入高純Ｈ２，使得主腔室的真空發(fā)生??改變，同時用四極桿質(zhì)譜對探測腔的真空進行測量，得到如圖２．３的曲線�？梢�??看出，探測腔內(nèi)質(zhì)譜探測得到的出強度與主腔室的真空變化是成正比的，且直??到探測下限６ｘｌ（Ｔ１１?Ｔｏｒｎ均保持線性關(guān)系。但隨著通入Ｈ２量持續(xù)減少，真空值??９??


本文編號：3443218