分子氧存在下紫外激光(325nm)誘導(dǎo)氧化釹和氧化釤上過氧物種的生成.pdf

1、本文以探明氧氣氛下的稀土倍半氧化物表面在激光誘導(dǎo)下生成過氧的影響因素及其本質(zhì)為目的,采用原位顯微Raman光譜技術(shù),對Nd2O3和Sm2O3表面晶格氧(O2-)與分子氧(O2)在325 nm激光誘導(dǎo)下反應(yīng)生成過氧(O22-)的過程進(jìn)行了詳細(xì)表征,系統(tǒng)考察了稀土氧化物的相結(jié)構(gòu)、溫度和激光功率等因素對過氧物種生成的影響以及生成的過氧物種對溫度和光照的穩(wěn)定性,主要結(jié)果如下:在325 nm激光照射下,立方Nd2O3和立方Sm2O3的晶格氧在室溫

2、下即可與分子氧反應(yīng)生成過氧物種,在過氧生成后的樣品表面還可檢測到分別位于1554和1132 cm-1的中性分子氧和超氧物種的Raman譜帶。 在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,六方Nd2O3表面未檢測到過氧物種的生成,在同時含有立方和單斜Sm203的樣品上,生成過氧物種消耗的是立方相的晶格氧,生成過程也與立方Sm2O3類似,表明過氧物種生成在上述氧化物立方相表面。325 nm激光在誘導(dǎo)立方Nd2O3上生成過氧的同時也會促使其分解,并導(dǎo)致立方相向六方相

3、轉(zhuǎn)變,在680℃下用較大功率的325 nm激光照射立方Nd2O3也會導(dǎo)致其向六方相轉(zhuǎn)變;室溫下立方Sm2O3表面的過氧譜帶在0.3～7 mW的325 nm激光連續(xù)照射下未見明顯減弱,其原因可能與Sm2O3的立方相結(jié)構(gòu)及其表面生成的過氧較為穩(wěn)定有關(guān)。由激光誘導(dǎo)生成的過氧物種的Raman譜帶強(qiáng)度及其增長速率隨氣相氧分壓的升高而增大,且與激光功率以及樣品的溫度等因素密切相關(guān),在低溫(如室溫)下適當(dāng)增大激光功率有利于誘導(dǎo)過氧物種的生成,升高溫度

4、后,較低功率的激光更有利于過氧物種的生成和穩(wěn)定。在相同的激光功率下,立方Sm2O3上過氧的生成較立方Nd2O3需要更高的溫度,當(dāng)溫度相同時,立方Sm2O3表面過氧生成的最佳激光功率也高于立方Nd2O3,其原因可能源于前者的晶格氧較后者更為穩(wěn)定,堿性更弱,因而在與分子氧反應(yīng)生成過氧時需要更高的活化能。立方Nd2O3和立方Sm2O3上過氧物種的熱分解溫度分別在420和450℃左右,分解后的表面趨于恢復(fù)為立方相。室溫下Nd2O3和Sm2O3上