XPS and DFT Studies on the Autoxidation Process of Cu Sheet at Room Temperature
XPS and DFT Studies on the Autoxidation Process of Cu Sheet at Room Temperature
复制标题
铜板室温自氧化过程的XPS和DFT研究
DOI：
10.1021/jp504977p
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发表时间：
2014-08
影响因子：
3.7
通讯作者：
Wei Huang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhi-Jun Zuo;Jing Li;Pei-De Han;Wei Huang
为了更好地理解铜基催化剂的自氧化机理，采用X射线光电子能谱（XPS）和密度泛函理论研究了室温下铜片在高真空和空气中的氧化行为。结果表明，Cu的自氧化过程主要经历了6个阶段：（1）O2的解离吸附;（2）H2O的非解离吸附和解离吸附共存;（3）O和OH向Cu体内的扩散;（4）亚稳Cu2O层的形成;（5）Cu（OH）2和CuO层的进一步氧化; Cu（OH）2的形成取决于空气的相对湿度和Cu片吸附OH的浓度。根据这些结果，我们建议，铜基催化剂的保存时间应减少或催化剂应保存在高真空和低相对湿度。考虑到非原位XPS分析前的样品制备时间和其它表面因素，本文提出了一种新的非原位XPS分析方法。
To better understand the autoxidation mechanism of Cu-based catalysts, we studied the oxidation of Cu sheet exposed to ultrahigh vacuum and air at ambient temperature using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and density functional theory. Six main stages of Cu autoxidation are revealed: (1) dissociative adsorption of O2, (2) coexistence of nondissociative and dissociative H2O adsorption, (3) diffusion of O and OH into Cu bulk, (4) formation of metastable Cu2O layer, (5) further oxidation and formation of metastable Cu(OH)2 and CuO layer, and (6) transformation phase of the metastable Cu(OH)2 to CuO. The formation of Cu(OH)2 depends on the relative humidity of air and the concentration of adsorbed OH of the Cu sheet. On the basis of these results, we propose that the preservation time of the Cu-based catalysts should be decreased or the catalysts should be preserved in a high vacuum and at low relative humidity. Considering the time of the sample preparation before ex situ XPS analysis and other surfac...
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