搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

利用扫描隧道显微镜研究水分子在Cu(110)表面的吸附与分解

庞宗强 张悦 戎舟 江兵 刘瑞兰 唐超

利用扫描隧道显微镜研究水分子在Cu(110)表面的吸附与分解

庞宗强, 张悦, 戎舟, 江兵, 刘瑞兰, 唐超
PDF
导出引用
导出核心图
  • 利用扫描隧道显微镜研究水分子在吸附有氧原子的Cu(110)表面的吸附与分解过程.室温条件下,氧原子(O)在Cu(110)表面吸附并自组装形成规则的沿[001]方向的(21)Cu-O链状结构.将吸附有氧原子的Cu(110)样品置于77 K低温条件下观察水分子的吸附与分解,发现在低温下水分子通过氢键与Cu-O链中的氧原子键合而吸附于Cu-O链的顶部和周围,吸附于Cu-O链周围的水分子自组装形成规则的六边形网状结构.通过针尖隧穿电子激发,六边形网状结构中的水分子与氧原子发生化学反应,反应生成的羟基与未参与反应的水分子键合在裸露的Cu(110)表面形成蜂窝网状结构.研究结果表明,Cu(110)表面吸附的氧原子有助于水分子在金属表面的吸附和组装,同时可以催化金属表面水分子的分解反应,对水汽转换实验研究具有一定的指导意义.
      通信作者: 庞宗强, zqpang@njupt.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11604158)和江苏省自然科学基金青年科学基金(批准号:BK20140862)资助的课题.
    [1]

    Stamenkovic V, Mun B S, Mayrhofer K J, Ross P N, Markovic N M, Rossmeisl J, Greeley J, Norskov J K 2006Angew. Chem. Int. Ed. 45 2897

    [2]

    Stamenkovic V, Mun B S, Arenz M, Mayrhofer K J, Lucas C A, Wang G F, Ross P N, Markovic N M 2007Nature Mater. 6 241

    [3]

    Norskov J K, Bligaard T, Rossmeisl J R, Christensen C H 2009Nature Chem. 1 37

    [4]

    Chemelewski W D, Lee H C, Lin J F, Bard A J, Mullins C B 2014J. Am. Chem. Soc. 136 7

    [5]

    Doering D L, Madey T E 1982Surf. Sci. 123 305

    [6]

    Hodgson A, Haq S 2009Surf. Sci. Rep. 64 381

    [7]

    Carrasco J, Michaelides A, Forster M, Haq S, Raval R, Hodgson A 2009Nature Mater. 8 427

    [8]

    Kumagai T, Shiotari A, Okuyama H, Hatta S, Aruga T, Hamada I, Frederiksen T, Ueba H 2011Nature Mater. 11 167

    [9]

    Spitzer A, Luth H 1985Surf. Sci. 160 353

    [10]

    Ammon C, Bayer A, Steinruck H P, Held G 2003Chem. Phys. Lett. 377 163

    [11]

    Andersson K, Gomez A, Glover C, Nordlund D, Ostrom H, Schiros T, Takahashi O, Ogasawara H, Pettersson L, Nilsson A 2005Surf. Sci. 585 183

    [12]

    Yamamoto S, Andersson K, Bluhm H, Ketteler G, Starr D E, Schiros T, Ogasawara H, Pettersson L G M, Salmeron M, Nilsson A 2007J. Phys. Chem. C 111 22

    [13]

    Andersson K, Ketteler G, Bluhm H, Yamamoto S, Ogasawara H, Pettersson L, Salmeron M 2008J. Am. Chem. Soc. 130 9

    [14]

    Feibelman P J 2002Science 295 99

    [15]

    Forster M, Raval R, Hodgson A, Carrasco J, Michaelides A 2011Phys. Rev. Lett. 106 046103

    [16]

    Carrasco J, Hodgson A, Michaelides A 2012Nature Mater. 11 667

    [17]

    Jensen F, Besenbacher F, Lmsgaard E, Stensgaard I 1990Phys. Rev. B:Condensed Matter 42 14

    [18]

    Kuk Y, Chua F M, Silverman P J, Meyer J A 1990Phys. Rev. B:Condensed Matter 41 18

    [19]

    Shi Y, Byoung Y C, Salmeron M 2013J. Phys. Chem. C 117 17119

    [20]

    Pang Z Q, Duerrbeck S, Calvin K, Bertel E, Somorjai G, Salmeron M 2016J. Phys. Chem. C 120 17

    [21]

    Kumagai T, Kaizu M, Okuyama H 2009Phys. Rev. B 79 035423

    [22]

    Ren J, Meng S 2006J. Am. Chem. Soc. 128 9282

  • [1]

    Stamenkovic V, Mun B S, Mayrhofer K J, Ross P N, Markovic N M, Rossmeisl J, Greeley J, Norskov J K 2006Angew. Chem. Int. Ed. 45 2897

    [2]

    Stamenkovic V, Mun B S, Arenz M, Mayrhofer K J, Lucas C A, Wang G F, Ross P N, Markovic N M 2007Nature Mater. 6 241

    [3]

    Norskov J K, Bligaard T, Rossmeisl J R, Christensen C H 2009Nature Chem. 1 37

    [4]

    Chemelewski W D, Lee H C, Lin J F, Bard A J, Mullins C B 2014J. Am. Chem. Soc. 136 7

    [5]

    Doering D L, Madey T E 1982Surf. Sci. 123 305

    [6]

    Hodgson A, Haq S 2009Surf. Sci. Rep. 64 381

    [7]

    Carrasco J, Michaelides A, Forster M, Haq S, Raval R, Hodgson A 2009Nature Mater. 8 427

    [8]

    Kumagai T, Shiotari A, Okuyama H, Hatta S, Aruga T, Hamada I, Frederiksen T, Ueba H 2011Nature Mater. 11 167

    [9]

    Spitzer A, Luth H 1985Surf. Sci. 160 353

    [10]

    Ammon C, Bayer A, Steinruck H P, Held G 2003Chem. Phys. Lett. 377 163

    [11]

    Andersson K, Gomez A, Glover C, Nordlund D, Ostrom H, Schiros T, Takahashi O, Ogasawara H, Pettersson L, Nilsson A 2005Surf. Sci. 585 183

    [12]

    Yamamoto S, Andersson K, Bluhm H, Ketteler G, Starr D E, Schiros T, Ogasawara H, Pettersson L G M, Salmeron M, Nilsson A 2007J. Phys. Chem. C 111 22

    [13]

    Andersson K, Ketteler G, Bluhm H, Yamamoto S, Ogasawara H, Pettersson L, Salmeron M 2008J. Am. Chem. Soc. 130 9

    [14]

    Feibelman P J 2002Science 295 99

    [15]

    Forster M, Raval R, Hodgson A, Carrasco J, Michaelides A 2011Phys. Rev. Lett. 106 046103

    [16]

    Carrasco J, Hodgson A, Michaelides A 2012Nature Mater. 11 667

    [17]

    Jensen F, Besenbacher F, Lmsgaard E, Stensgaard I 1990Phys. Rev. B:Condensed Matter 42 14

    [18]

    Kuk Y, Chua F M, Silverman P J, Meyer J A 1990Phys. Rev. B:Condensed Matter 41 18

    [19]

    Shi Y, Byoung Y C, Salmeron M 2013J. Phys. Chem. C 117 17119

    [20]

    Pang Z Q, Duerrbeck S, Calvin K, Bertel E, Somorjai G, Salmeron M 2016J. Phys. Chem. C 120 17

    [21]

    Kumagai T, Kaizu M, Okuyama H 2009Phys. Rev. B 79 035423

    [22]

    Ren J, Meng S 2006J. Am. Chem. Soc. 128 9282

  • [1] 陈永军, 赵汝光, 杨威生. 长链烷烃和醇在石墨表面吸附的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2005, 54(1): 284-290. doi: 10.7498/aps.54.284
    [2] 王 浩, 赵学应, 杨威生. 天冬氨酸在Cu(001)表面吸附的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2000, 49(7): 1316-1320. doi: 10.7498/aps.49.1316
    [3] 王超, 周艳丽, 吴凡, 陈英才. 高分子链在分子刷表面吸附的Monte Carlo模拟. 物理学报, 2020, (): 008200. doi: 10.7498/aps.69.20200411
    [4] 黄平, 杨春. TiO2分子在GaN(0001)表面吸附的理论研究. 物理学报, 2011, 60(10): 106801. doi: 10.7498/aps.60.106801
    [5] 林文强, 徐斌, 陈亮, 周峰, 陈均朗. 双酚A在氧化石墨烯表面吸附的分子动力学模拟. 物理学报, 2016, 65(13): 133102. doi: 10.7498/aps.65.133102
    [6] 张现仁, 汪文川, 沈志刚, 陈建峰. 乙烷在中孔分子筛MCM-41中吸附的计算机分子模拟. 物理学报, 2003, 52(1): 163-168. doi: 10.7498/aps.52.163
    [7] 李洪, 艾倩雯, 汪鹏君, 高和蓓, 崔毅, 罗孟波. 外力驱动作用下高分子链在表面吸附性质的计算机模拟. 物理学报, 2018, 67(16): 168201. doi: 10.7498/aps.67.20180468
    [8] 肖文德, 刘立巍, 杨锴, 张礼智, 宋博群, 杜世萱, 高鸿钧. 氢原子吸附对金表面金属酞菁分子的吸附位置、自旋和手征性的调控. 物理学报, 2015, 64(7): 076802. doi: 10.7498/aps.64.076802
    [9] 陈明, 闵锐, 周俊明, 胡浩, 林波, 缪灵, 江建军. 碳纳米胶囊中水分子的分子动力学研究. 物理学报, 2010, 59(7): 5148-5153. doi: 10.7498/aps.59.5148
    [10] 王志萍, 吴亚敏, 鲁超, 张秀梅, 何跃娟. 飞秒强激光场中水分子的电离激发. 物理学报, 2013, 62(7): 073301. doi: 10.7498/aps.62.073301
    [11] 刘秀英, 李晓凤, 张丽英, 樊志琴, 马兴科. 甲烷在不同分子筛中吸附的理论对比研究. 物理学报, 2012, 61(14): 146802. doi: 10.7498/aps.61.146802
    [12] 葛四平, 朱 星, 杨威生. 用扫描隧道显微镜操纵Cu亚表面自间隙原子. 物理学报, 2005, 54(2): 824-831. doi: 10.7498/aps.54.824
    [13] 黄仁忠, 刘柳, 杨文静. 扫描隧道显微镜针尖调制的薄膜表面的原子扩散. 物理学报, 2011, 60(11): 116803. doi: 10.7498/aps.60.116803
    [14] 杨景景, 杜文汉. Sr/Si(100)表面TiSi2纳米岛的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037301. doi: 10.7498/aps.60.037301
    [15] 顾强强, 万思源, 杨欢, 闻海虎. 铁基超导体的扫描隧道显微镜研究进展. 物理学报, 2018, 67(20): 207401. doi: 10.7498/aps.67.20181818
    [16] 张志模, 张文号, 付英双. 二维拓扑绝缘体的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2019, 68(22): 226801. doi: 10.7498/aps.68.20191631
    [17] 徐丹, 殷俊, 孙昊桦, 王观勇, 钱冬, 管丹丹, 李耀义, 郭万林, 刘灿华, 贾金锋. 铜箔上生长的六角氮化硼薄膜的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2016, 65(11): 116801. doi: 10.7498/aps.65.116801
    [18] 王学森, 唐景昌, 汪雷. Si3N4/Si表面Si生长过程的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2001, 50(3): 517-522. doi: 10.7498/aps.50.517
    [19] 黄向前, 林陈昉, 尹秀丽, 赵汝光, 王恩哥, 胡宗海. 一维石墨烯超晶格上的氢吸附. 物理学报, 2014, 63(19): 197301. doi: 10.7498/aps.63.197301
    [20] 王兴悦, 张辉, 阮子林, 郝振亮, 杨孝天, 蔡金明, 卢建臣. 超高真空条件下分子束外延生长的单层二维原子晶体材料的研究进展. 物理学报, 2020, 69(11): 118101. doi: 10.7498/aps.69.20200174
  • 引用本文:
    Citation:
计量
  • 文章访问数:  823
  • PDF下载量:  108
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-07-13
  • 修回日期:  2016-08-23
  • 刊出日期:  2016-11-05

利用扫描隧道显微镜研究水分子在Cu(110)表面的吸附与分解

  • 1. 南京邮电大学自动化学院测控技术与仪器系, 南京 210023;
  • 2. 南京邮电大学信息材料与纳米技术研究院, 南京 210023
  • 通信作者: 庞宗强, zqpang@njupt.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金青年科学基金(批准号:11604158)和江苏省自然科学基金青年科学基金(批准号:BK20140862)资助的课题.

摘要: 利用扫描隧道显微镜研究水分子在吸附有氧原子的Cu(110)表面的吸附与分解过程.室温条件下,氧原子(O)在Cu(110)表面吸附并自组装形成规则的沿[001]方向的(21)Cu-O链状结构.将吸附有氧原子的Cu(110)样品置于77 K低温条件下观察水分子的吸附与分解,发现在低温下水分子通过氢键与Cu-O链中的氧原子键合而吸附于Cu-O链的顶部和周围,吸附于Cu-O链周围的水分子自组装形成规则的六边形网状结构.通过针尖隧穿电子激发,六边形网状结构中的水分子与氧原子发生化学反应,反应生成的羟基与未参与反应的水分子键合在裸露的Cu(110)表面形成蜂窝网状结构.研究结果表明,Cu(110)表面吸附的氧原子有助于水分子在金属表面的吸附和组装,同时可以催化金属表面水分子的分解反应,对水汽转换实验研究具有一定的指导意义.

English Abstract

参考文献 (22)

目录

    /

    返回文章
    返回