金屬Ce表面氧化反應XPS研究.pdf

1、本文主要采用X射線光電子能譜(XPS)分析技術對金屬Ce、Ce-La合金的表面氧化反應及氧化層結構進行了較為系統(tǒng)的研究，并將金屬Ce的化學性質與金屬Pu的相關性質進行對比，對用金屬Ce作為金屬Pu實驗模擬材料的可行性進行了探討。主要研究結果如下： 金屬Ce在充氧量不大的情況下，表面首先生成Ce2O3，隨著氧氣量的不斷增大，逐漸在樣品表面生成CeO2；金屬Ce表面氧化層結構由外而內依次為：CeO2、Ce2O3和Ce。在氧化過程中，

2、Ce3d芯能級譜發(fā)生明顯變化。純金屬Ce3d譜為單峰結構；發(fā)生氧化后，Ce3d譜逐漸發(fā)生分裂，呈明顯的雙峰結構；當樣品表面生成CeO2后，Ce3d譜更為復雜。Ce-La合金的X-射線衍射分析(XRD)結果表明，合金體系中的合金相為γ相，即是說在金屬Ce中摻入少量的金屬La后，并不發(fā)生相變。 通過金屬Ce與金屬Pu的性質對比發(fā)現(xiàn)：兩種金屬之間存在差異，但也具有一定的相似性。金屬Ce與金屬Pu的清潔表面芯能級XPS譜結構存在明顯差異

3、；盡管兩種金屬的氧化過程相似，但兩元素對應芯能級XPS譜的變化趨勢并不相同；且在金屬Ce中摻入少量的金屬La后并不發(fā)生相變，這與金屬Pu的相變性質也存在差異。但是，金屬Ce和金屬Pu表面氧化層結構相同，另外金屬Ce表面的氧化物真空還原性質的實驗結果表明：金屬Ce表面的CeO2在高溫、超高真空條件下，CeO2會發(fā)生還原反應生成Ce2O3。通過兩種金屬的性質對比發(fā)現(xiàn)，金屬Ce的表面氧化過程、表面氧化層結構以及金屬表面二氧化物的真空還原特性等