中国荸孜术大学 University of Science and Technology of China 第10章在材料科学中的应用 聚合物材料分析 催化剂及其性能研究 合金材料中杂质的扩散 微电子器件的失效分析 在材料物理学中的应用 在材料化学中的应用 在腐蚀科学中的应用 薄膜材料分析和研究
第10章 在材料科学中的应用 1. 聚合物材料分析 2. 催化剂及其性能研究 3. 合金材料中杂质的扩散 4. 微电子器件的失效分析 5. 在材料物理学中的应用 6. 在材料化学中的应用 7. 在腐蚀科学中的应用 8. 薄膜材料分析和研究
由于XPS谱能提供材料表面丰富的物理、化学信 息,所以它在凝聚态物理学、电子结构的基本研 究、薄膜分析、半导体研究和技术、分凝和表面 迁移研究、分子吸附和脱附研究、化学研究(化 学态分析)、电子结构和化学键(分子结构)研 究、异相催化、腐蚀和钝化研究、分子生物学 材料科学、环境生态学等学科领域都有广泛应用 它可提供的信息有样品的组分、化学态、表面吸 附、表面态、表面价电子结构、原子和分子的化 学结构、化学键合情况等。 约中国收术大
由于XPS谱能提供材料表面丰富的物理、化学信 息，所以它在凝聚态物理学、电子结构的基本研 究、薄膜分析、半导体研究和技术、分凝和表面 迁移研究、分子吸附和脱附研究、化学研究（化 学态分析）、电子结构和化学键（分子结构）研 究、异相催化、腐蚀和钝化研究、分子生物学、 材料科学、环境生态学等学科领域都有广泛应用。 它可提供的信息有样品的组分、化学态、表面吸 附、表面态、表面价电子结构、原子和分子的化 学结构、化学键合情况等
101、聚合物材料分析 有机化合物与聚合物及 生物材料主要由C、H O、N、S、P、卤素和 C1s 其它一些金属等元素组 PET Spectrum 成的各种官能团构成, 因此就必须能够对这些 0=C-O co 官能团进行定性和定量 的分析和鉴别。 Sat 中荸孜术大 University ef science and Technology or china
10.1、聚合物材料分析 有机化合物与聚合物及 生物材料主要由C、H、 O、N、S、P、卤素和 其它一些金属等元素组 成的各种官能团构成， 因此就必须能够对这些 官能团进行定性和定量 的分析和鉴别
(1)C1s结合能 对C元素来讲,与自身成键(C-O或与H成键C-H时Cls电子 的结合能约为2846eV。(常作为结合能参考) 〉当用O原子来置换掉H原子后,对每一C-O键均可引起Cls电子 结合能有约15±0,e的化学位移。C-O-X中X(除X=NO2外)的 次级影响一般较小(±0.4eV);X=NO2可产生09V的附加位移。 O的次级影响(CC-O)一般较小(~0,2eV)。 卤素元素诱导向高结合能的位移可分为初级取代效应(即直接接 在C原子上)和次级取代效应(在近邻C原子上俩部分。对每 取代这些位移约为 卤素初级位移(ev)次级位移(eV) F 2.9 0.7 1.5 0.3 Br 1.0 <0.2 ◎中国鳞荤孜求大 University ef science and Technology or china
(1) C1s结合能 对C元素来讲，与自身成键(C−C)或与H成键(C−H)时C1s电子 的结合能约为284.6eV。(常作为结合能参考） 当用O原子来置换掉H原子后，对每一C−O键均可引起C1s电子 结合能有约1.50.2eV的化学位移。C−O−X中X(除X=NO2 外)的 次级影响一般较小(0.4eV)；X=NO2 可产生0.9eV的附加位移。 O的次级影响（C-C-O）一般较小(～0.2eV)。 卤素元素诱导向高结合能的位移可分为初级取代效应(即直接接 在C原子上)和次级取代效应(在近邻C原子上)俩部分。对每一 取代这些位移约为: 卤素 初级位移(eV) 次级位移(eV) F 2.9 0.7 Cl 1.5 0.3 Br 1.0 <0.2
表2:有机物样品的典型C1s结合能值 化学环境 官能团结合能(v Hydrocarbon(芳香碳石墨C-HC-C 284.6 Hydrocarbon(脂肪碳) C-H C-C 285.0 Amine,胺 C-N 285.1 Alcohol醇,苯酚,ethe醚C-OH,C-0C2861 cl bond to carbon C-Cl 286.1 f bond to carbon -F 2874 Carbonyl羰基 C=0 287.6 Amide酰胺 N-C=0 287.8 Carboxylic acids羧酸 O-C=O 289.1 Urea醛,尿素 Carbamate氨基甲酸盐 289.2 O-C-N Carbonate碳酸盐,CO2 290.6 O-C-O 2F bond to carbon -CH,CF2- 290.2 Carbon in PTFE CF,- 291.6 3f bond to carbon 293.0 ◎中国鳞荤孜求大
表2：有机物样品的典型C 1s结合能值 化学环境 官能团 结合能(eV) Hydrocarbon(芳香碳), 石墨 C−H, C−C 284.6 Hydrocarbon(脂肪碳) C−H, C−C 285.0 Amine, 胺 C−N 285.1 Alcohol醇，苯酚, ether醚 C−OH, C−O−C 286.1 Cl bond to carbon C−Cl 286.1 F bond to carbon C−F 287.4 Carbonyl羰基 C=O 287.6 Amide酰胺 N−C=O 287.8 Carboxylic Acids羧酸 O−C=O 289.1 Urea醛，尿素 O N−C−N 288.6 Carbamate氨基甲酸盐 O O−C−N 289.2 Carbonate碳酸盐，CO2 O O−C−O 290.6 2F bond to carbon −CH2CF2 − 290.2 Carbon in PTFE −CF2CF2 − 291.6 3F bond to carbon −CF3 293.0