Cu原子掺杂调控三聚氰胺在Au(111)表面自组装结构

The doping effect of Cu on the self-assembly film of melamine on an Au(111) surface has been investigated with scanning tunneling microscopy (STM). The evaporated Cu adatoms occupy the positions underneath the amino groups and change the hydrogen bonding pattern between the melamine molecules. Accordingly, the self-assembly structure has changed stepwise from a well-defined honeycomb into a track-like and then a triangular structure depending on the amount of Cu adatoms. The interaction between Cu adatom and melamine is moderate thus the Cu adatoms can be released upon mild heating to around 100℃. These findings are different from previous observations of either the coordination assembly or the physically trapped metal adatoms.     

CO与蜜勒胺自组装膜协同作用制备Au单原子及多原子物种

金属单原子物种的可控制备对于包括多相催化在内的各种表面化学过程非常重要。在本工作中,我们在Au(111)表面制备了由蜜勒胺分子形成的具有周期性孔道结构的自组装薄膜。这种有机分子薄膜所携载的官能团能与金属原子进行有效作用。通过在室温下暴露CO气体,在表面上成功制备出Au单原子。由于蜜勒胺分子中的杂环氮原子与Au原子作用较强,因此所形成的Au原子具有突出的稳定性,并且具有多种形式的空间分布构型,有望为一些结构敏感性的表面反应提供合适的催化位点。     

溶液法剥离的氮化碳在各种衬底上分散的AFM研究

石墨相氮化碳(g-C_3N_4)因为其特殊的层状结构及电子性质在催化和光催化领域里受到广泛关注和研究。本文以异丙醇及异丙醇-水混合溶液为介质对g-C_3N_4粉末进行超声液相剥离,并利用原子力显微镜详细表征了剥离后的溶液分散至云母、高定向热解石墨(HOPG)、Au(111)等不同衬底表面的结果。发现溶液经10h超声后,g-C_3N_4被剥离成尺寸约100nm左右的扁平颗粒,但无法形成完美的超薄层结构。这可能是由于经热聚合法合成的g-C_3N_4本身晶化程度较低所致。     

Mo(001)表面的CaO(001)薄膜模型催化体系的STM研究

氧化物单晶化薄膜的制备与表征是研究氧化物表面性质的重要方法,也是模型催化研究的前沿领域。本文主要综述了Fritz-Haber研究所的Hajo Freund小组在过去几年间围绕着以Mo(001)为衬底制备的CaO(001)薄膜模型催化体系而进行的表面结构和化学性质的系列研究。其中既包含了氧化物薄膜研究的共同特点,如界面效应、膜厚效应等,也包含有CaO/Mo体系独特的性质,如Mo的自发掺杂对表面性质的调控作用。在该系列研究中低温扫描隧道显微镜(LT-STM)技术的应用贯穿了方方面面,从原子结构表征到电子性质研究,从杂质缺陷的鉴别到表面物种荷电性质的分析等。STM所获得的微观信息直接从原子分子水平揭示了调控薄膜表面性质的各种控因。特别的,在理论计算的辅助下,不断深化认识氧化物掺杂调控的原理和机制,为设计新型催化剂提供重要思路。     

Cr掺杂金红石相TiO2(110)单晶薄膜的制备、表征及光催化活性

采用脉冲激光沉积术(PLD)同质外延生长了表面原子级平整的6%(原子比)Cr 掺杂的金红石相TiO₂(110)单晶薄膜, 采用扫描隧道显微镜(STM)、扫描隧道谱(STS)、X 射线光电子能谱(XPS)和紫外光电子能谱(UPS)对其进行了表征. 结果表明: Cr 掺杂对TiO₂(110)-(1×1)表面的形貌没有明显影响, 但是提高了掺杂薄膜在负偏压的导电性; Cr与晶格O键合而呈现+3价态, 由此在TiO₂的价带顶上方~0.4 eV处引入杂质能级. 紫外-可见光吸收谱显示薄膜的光吸收能力被扩展到~650 nm, 处于可见光范围. 借助STM以单个甲醇分子的光解反应检测了薄膜的光催化活性. 仅观察到紫外光照射下甲醇分子的脱氢反应, 在可见光照射下(λ>430 nm)甲醇分子没有发生反应, 表明单独的Cr掺杂可能不足以提高TiO₂在可见光下的催化活性.