锰

锰 • 过渡金属

主要 XPS 区：Mn2p
重叠区：Cu LMM、Au4p_1/2
常见化学态的结合能：

实验信息

• 采集 Mn3s 区，以便直接鉴别 Mn 的氧化态。•
• 锰的一些化合物/合金具有磁性。
  • 可以的话，在测试之前对样品进行消磁处理。

XPS 谱图解读

• Mn2p 具有明显的自旋轨道分裂峰（Δ_金属=11.2eV）。
• 金属的 Mn2p 峰形不对称。
  • 相对于金属，Mn 氧化物峰明显移向更高的结合能。
  • 金属的高分辨率 Mn2p 谱显示了多重分裂。^[1]
    • 在拟合混合氧化物/金属谱时，可以不对较弱的分裂峰进行拟合（与主峰的位移为 0.9eV）。

• Mn 氧化物的化学态分析。
  • Mn 氧化物的 Mn2p 峰具有多个多重分裂峰，类似于铬氧化物中的 Cr2p 区。
  • 与 MnO 或 Mn₂O₃ 相比，MnO₂ 的 Mn2p_3/2 峰要窄得多。
    • 在 Mn2p_3/2 峰顶部也具有可识别的形状。
  • MnO 具有卫星峰 (~647 eV)，而 Mn₂O₃ 或 MnO₂ 则没有

• 可以使用 Mn3s 峰来区分 Mn 的各种氧化态。
  • 此峰具有两个分裂峰。
    • 由非电离的 3s 电子与 3d 价带电子耦合引起。
  • 可通过峰分裂的幅度判断氧化态。
    • MnO (Mn²⁺)、Mn₂O₃ (Mn3+)、MnO₂ (Mn4+) 的 ΔE 分别为 6.0eV、≥ 5.3eV 和 4.7eV。

参考文献

• [1] MC Biesinger et al., Applied Surface Science 257 (2011) 2717-2730.

关于此元素

符号：Mn
发现日期：1774年
名称来源：拉丁语 magnes
外观：银白色/略带灰色
发现者：Johann Gahn
来源：卤水、海水

熔点：1519 K
沸点：2334 K
密度 [kg/m3]：7470
摩尔体积：7.35 × 10-6 m3/mol
质子/电子：25
中子：30
壳层结构：2,8,13,2
电子构型：[Ar]3d54s2
氧化态：7,6,4,2,3
晶体结构：体心立方晶体

锰在今天的应用领域与史前时代相同。用于钢铁生产，在斯巴达人锻造的铁矿石中发现了锰。埃及人和罗马人曾使用锰的化合物来添加或去除玻璃上的颜色。锰的化合物可以将玻璃染成紫水晶的颜色，并可产生宝石紫水晶的颜色。世界上大多数锰矿都是在南非和乌克兰发现的。锰也存在于海底结核中，但还没有找到经济的开采方法。高锰酸钾 (KMnO4) 因其氧化特性而常用于实验室。

应用资料

• 锂离子电池中电极材料的分析

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