欢迎光临散文网 会员登陆 & 注册

特征图谱分析

2019-07-17 00:19 作者:我我我SsssssQ  | 我要投稿

一点一点来,自由飞行ing......

昨晚留了一组带状多孔氧化铜的实验组在反应釜中,说实话,对这一组样品是不抱有任何希望的,准备任由它生长的。结果今早一开釜,透亮透亮的上清液下褐色的沉淀,说是久旱逢甘雨也不为过。明天中午约了师姐做扫描,后面的进度会怎么样,就全看明天中午~~

现在先默认样品做出来了吧,后面就需要做各种图谱来验证产物的特征。巧妇难为无米之炊,我现在还没做到后面的图谱分析,就先拿别人的一篇文献来练练手吧。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscatal.8b03702

像我和这位巨佬的这种掺杂实验,一组产物做出来的时候,通常需要做SEM、TEM、SEM-EDS、TEM-EDS、XRD、拉曼、XPS。这位巨佬还做了HRTEM。在这篇文献和我未来所需要做的工作中,做这么多图谱,都只是想证明一句话:钴离子掺杂成功,没有影响氧化铜结构。

这位巨佬是利用Cu和Co的MOF,来快速让铜的氧化物生长在铜片底物上,顺带掺杂上Co最终形成Co 0.30 CuO x 的一个纳米薄片。

但这些都不是重点!!   今天的重点是图谱分析

SEM & EDS & mapping:

mapping图谱中有四张不同颜色的图,第一张灰色的是Co 0.30 CuO x NF的总体形貌;第二张紫色的是氧原子在第一张图中的分布;第三张黑色上的亮点是钴原子在总的整体上的分布;第四张绿色的亮点是钴原子在总的整体上的分布。这mapping图谱就好比office中的查找功能,将大图中的各个元素的原子单独分类,标色,再隐藏其余的原子。这样,我们就能说明Co原子,O原子,Cu原子在总体系中均匀分布。下面的那一张蓝底大图,就是仪器对样品元素分析的结果,通过分析图谱,我们能看出在该样品中存在着Co、Cu和O元素。

由此我们可以看出样品中存在着Co、Cu、O元素,至于这些元素来源于何种物质,又或是来源于何种价键,就需要用后面的图谱进行进一步的说明。

TEM & EDS & mapping:

TEM & mapping

原理同上面的SEM & EDS & mapping,只不过TEM能看到比SEM更加微小的结构。不多逼逼,接着唠。

XRD:

金属氧化物的掺杂改变的是晶格上金属原子的种类,在氧化铜掺杂钴原子的这个实验中也就是将晶格上的Cu原子替换为Co,那么我们肯定不希望样品中的Co元素来自与钴的化合物或是氧化物,而是希望看到样品中全是铜的氧化物(主体全为氧化铜,部分铜原子被替换成了钴)。在上图中,我们将样品的XRD的峰值图与CuOx的标准峰值图比对,发现样品的峰值全部来源于铜的氧化物,没有发现钴的化合物所产生的峰。

由此,我们可以得知样品的主题是铜的氧化物,而且钴是以原子替换的形式存在于样品中的,而并非以其它形式的化合物存在。

好困啊,写到这里就不想写了,蚊子好多,肚子好饿,天天早出晚归的,根本不是暑假好嘛......要不是实验,早就溜回家跟老妈抢相机了。哼了个基。

拉曼光谱 & Raman mapping:

拉曼光谱 & Raman mapping

左边的是拉曼光谱去,右边的是它的一个mapping,这两者一起共同分析样品的一个成键情况。在左边的光谱图中:

在216.6 cm -1处的拉曼峰与Cu 2 O 中Cu-O-Cu键的2E u振动模式相关;在292.3,340.1和624.5 cm -1处的三个拉曼峰属于Ag,Bg和第二个Bg与CuO中Cu-O键的振动模式相关。

上面的是我们产物的图,下面的是标准样品中的光谱图。通过两者的比较,我们发现样品仅仅只是峰值发生了偏移,而峰的数目并没有发生改变,这就说明产品的整体还是以铜的氧化物为主,并没有生成钴的相关化学键。但相比标准样品,峰值发生了偏移,我们就可以用“其余金属原子替换了铜原子”这一解释来解释这一现象(也就是证明了掺杂成功);右边的mapping根据颜色的不同区分了不同价键的铜氧化合物,红色和蓝色几乎重叠的区域表明CuO和Cu 2 O均匀分散在在Co0.30CuOx纳米薄片中

拉曼图谱外加一个mapping,从价键的角度进一步说明了样品的主体是氧化铜,而且钴是以原子替换的形式存在于样品中的,而并非以其它形式的化合物存在。更有说服力。

HRTEM高分辨:

HRTEM图

简单粗暴,高分辨通过极限放大,达到可以看到晶体的晶格间距。高分辨图示出了两种晶格间距,分别对应于CuO和Cu 2O。而且没有观察到Cu和Co化合物的晶格。

高分辨从晶体结构的角度说明了样品的主体是氧化铜。

XPS分析:

(感天谢地,终于是最后一张图了)

XPS能定性定量地测量样品中的元素,同时还能测样品中价键地结合能。在上图中,我们找到Cu和Co核外电子对应的结合能所对应的峰。与标准样品对比,制图

Cu和Co对应的结合能图

我们发现右图中Cu电子的结合能与标准样品相比,有所减小,而Co电子的结合能相比标准样品来说,有所增加(看峰值所对应的结合能)。而结合能与核外电子的密度大小有关,所以我们推测,在这一掺杂过程中,Co的核外电子偏向了Cu。

这一图谱,我们可以分析样品内原子核外电子所处的环境,知道Cu与Co之间存在着核外电子之间的相互作用,也就是所谓的掺杂效应。

到这里,我所要用到的分析图谱也就这么多了。该课题还剩下催化性能分析图外加上共掺杂效应对OER性能的影响这两大头还没理解透......争取七月底之前把数据都给测了,八月底把中文稿给写了,不能让哪个孙子绿我课题。

特征图谱分析的评论 (共 条)

分享到微博请遵守国家法律