什么是晶格氧与溢流现象?

学术   2024-12-19 09:10   陕西  

来源:材料er

晶格氧:固体晶格结构中的氧原子。在某些晶体结构中,原子与其他原子(如金属原子)形成共价键,构成晶格。晶格在材料中以固定的位置存在,但其化学性质可能因晶体结构、掺杂元素等因素而有所不同。在催化过程中,晶格氧可以参与反应,影响催化剂的活性和选择性。
在X射线光电子能谱(XPS)中,晶格氧的能级一般位于 530eV 左右。当晶格氧处于不同化学环境中时,其 XPS 峰位置会发生位移,这与其周围原子的化学环境以及晶格结构有关。

Nature Communications,2018,9:1302

XPS峰在530.6、531.9和532.8ev,依次对应为O1、O2和O3,分别归因于晶格氧、氧缺陷(或氧空位,是指在晶体结构中,原本应由氧原子占据的晶格位置上缺失氧原子的现象。)表面吸附的氧物种(吸附在固体表面的氧原子,它与固体表面形成了特殊的化学键,极大地影响固体表面的表面能,容易发生物理吸附和化学吸附。)。Li掺杂TiO2之后,随着Li掺杂量的增加,O2物种增多,代表氧空位增多。

溢流现象:固体催化剂表面的活性中心(原有的活性中心)经吸附产生出一种离子的或自由基的活性物种,它们迁移到别的活性中心处的现象(形成了次级活性物种)。
最常见的例子就是氢溢流了:
H2在常温下不与WO3/SiO2反应,当Pt负载到SiO2上时,H2会与WO3/Pt-SiO2迅速反应,原因是H2会在Pt上迅速解离成原子态氢,然后迁移到WO3上迅速反应,致使粉末由原来的黄色迅速变成蓝色。

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