氧空位（oxygen vacancy, Ov）是金屬氧化物缺陷的一種,在多相催化、儲(chǔ)能材料、能源化工等眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要的作用,因而關(guān)于其在理論和實(shí)驗(yàn)方面的研究都得到了廣泛關(guān)注。以稀土CeO₂這一廣泛應(yīng)用于能源、環(huán)境等領(lǐng)域的催化材料為例,簡(jiǎn)單歸納了一些氧空位檢測(cè)的常用表征方法,包括拉曼（Raman）、電子順磁共振（EPR）、正電子湮沒(méi)能譜（PALS）、固體核磁（ss-NMR）、X射線光電子能譜（XPS）和掃描隧道顯微鏡（STM）等,同時(shí)對(duì)各種表征方法的結(jié)果分析進(jìn)行了舉例說(shuō)明。在此基礎(chǔ)上,對(duì)氧空位表征技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向提出了一些看法。希望可以對(duì)稀土鈰基催化材料缺陷相關(guān)的表征及研究提供支持。 

【文章來(lái)源】：化工學(xué)報(bào). 2020,71(08)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：13 頁(yè)

【部分圖文】：

離子摻雜后CeO2的晶體結(jié)構(gòu)圖

CeO2的拉曼譜圖一般包括5個(gè)信號(hào)峰，從左到右分別歸屬為二級(jí)橫向聲子振動(dòng)(2TA)、F2g對(duì)稱振動(dòng)、缺陷誘導(dǎo)振動(dòng)(D)、表面吸附O2-振動(dòng)和二級(jí)縱向光子振動(dòng)(2LO)。其中，598和1174 cm-1處的振動(dòng)峰一般認(rèn)為與CeO2螢石結(jié)構(gòu)中的氧空位或陰離子缺陷相關(guān)。828 cm-1處的表面吸附O2-離子信號(hào)峰的出現(xiàn)也表明氧空位的存在。所以說(shuō)，拉曼光譜是一種表征催化劑表面氧空位的有效表征手段。除了定性表征外，利用ID/IF2g或（ID+I2LO）/IF2g可以對(duì)氧空位濃度進(jìn)行定量表征。本課題組在這方面做了很多工作[36-37]。研究發(fā)現(xiàn)，以Ce(NO3)3·6H2O為前體水熱法制備的CeO2(0.16或0.11)要比以(NH4)2Ce(NO3)6,Ce(SO4)2為前體以及Ce(NO3)4·6H2O熱分解制備的樣品具備更高的氧空位濃度（圖2）。2.1.1 紫外-可見(jiàn)拉曼光譜

Luo等[40]采用325、514、633和785 nm等不同波長(zhǎng)拉曼光源對(duì)Ce1-xPrxO2-δ復(fù)合氧化物進(jìn)行表征，觀察到CeO2的F2g拉曼峰(465 cm-1)和氧空位拉曼峰(570 cm-1)，得到氧空位濃度(I570/I465)與組成的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)隨著摻雜量的增加，氧空位濃度逐漸增加，沒(méi)有出現(xiàn)缺位間的締和現(xiàn)象。而隨著激發(fā)光波長(zhǎng)的增加，氧空位濃度觀測(cè)值逐漸減小，這是因?yàn)楫?dāng)樣品對(duì)拉曼激發(fā)光吸收較強(qiáng)時(shí)，只有樣品表面的散射光能從吸收中逃逸出來(lái)，所獲得的是樣品表面區(qū)的信息；當(dāng)樣品對(duì)拉曼激發(fā)光的吸收較弱時(shí)，樣品體相的散射光也能夠逃逸出來(lái)，所獲得的是樣品體相和表面信息之和[41-42]。也就是說(shuō)，隨著激發(fā)光波長(zhǎng)的增加，拉曼光譜所獲得的信息從表層到體相轉(zhuǎn)移。由于Pr在表層富集，表層有更多的氧空位，從而導(dǎo)致氧空位濃度觀測(cè)值逐漸減小。因此,激發(fā)光波長(zhǎng)越短，其采樣深度越淺，所獲得的信息越表層，氧空位濃度就越高。2.1.2 原位拉曼光譜

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]固相浸漬法制備NiO/CeO2催化劑及其在CO氧化反應(yīng)中的應(yīng)用[J]. 孫敬方,葛成艷,姚小江,曹原,張雷,湯常金,董林.  物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2013(11)



本文編號(hào)：3088272