氧 • 非金属

氧元素 XPS 主峰：O1s
干扰峰：Na KLL、Sb3d、Pd3p、V2p
常见化学状态的结合能：

化学状态结合能 O1s/eV
金属氧化物529–530
金属碳酸盐531.5–532
Al2O3（矾土）531.1
SiO2532.9
有机 C=O531.5–532
有机 C-O~533
O-FX~535

以外来 C1s 谱峰 (284.8 eV) 作为基准进行荷电校正。

实验信息

  • O1s 区域可能被锑、钯或钒峰覆盖。
    • 对于钯，采集整个 Pd3p 和 O1s 区域 (525–580 eV)，确保同时采集 Pd3p3/2 和 Pd3p1/2 谱峰。
    • 对于锑，采集整个 Sb3d/O1s 区域 (525-550 eV)，确保同时采集 Sb3d5/2 和 Sb3d3/2 谱峰。
  • 在溅射深度剖析过程中，在每个数据采集周期中最好优先采集 O1s 区域的数据。

XPS 光谱解读

  • O1s 谱图的解读较复杂。
    • 除金属氧化物外，许多化合物和氧化物的 O1s 结合能对应的范围非常窄。
    • O1s 峰一般较宽，有多个重叠峰。
      • 例如，因存在水和/或有机化合物污染而导致与 SiO2 峰干扰严重。
      • 有机化合物污染还导致难以区分 O1s 区域的碳酸盐类化合物。
      • 通常不可能单独对这些重叠峰进行峰拟合。
      • 用户通常必须施加峰拟合限制条件，例如所有重叠峰的半峰全宽相同（或相似）。
  • 上述峰拟合时面临的挑战导致难以准确地定量含氧元素的化学状态。
    • 在以上所示的碱式碳酸铜示例中，依据不同的拟合，碳酸盐和氢氧化物的相对定量结果发生显著变化。
  • 金属氧化物对应的结合能与大多数其他氧化物显著不同。
    • 其 O1s 峰与其他化合物（如碳酸盐）相比也更窄。
    • 在 O1s 谱图中通常可以直接观察到每个峰的半高宽。
  • 有时在大约 535 eV 处观察到钠俄歇峰 (Na KLL)。
    • 比 O1s XPS 谱峰宽很多。
  • 如果观察到特别大的化学位移，可能是由于 O-FX 键合所致。
  • 通常在 O1s 主峰的高结合能侧观察到较大的能量损失特征峰。

基本信息说明

  • 由于外来污染、氧化作用或存在水，暴露于空气中的样品表面总存在氧元素。
  • 可使用 O1s 峰位置和等离体子体激元测量某些物质的价带差 [1]。

参考文献

  • [1] H. Nohira et al., Journal of Non-Crystalline Solids 303 (2002) 83–87

crystal structure关于本元素

符号：O
发现时间：1774年
命名起源：希腊 oxus 和 gennan
外观：无色
发现人：Joseph Priestly/Carl Scheele
来源于：液态空气

熔点：54 K
沸点：90 K
密度 [kg/m3]：1.429
摩尔体积：17.36 × 10-6 m3/mol
质子/电子：8
中子：8
壳层结构：2,6
电子构型：[He]2s22p4
氧化态：-2,-1
晶体结构：单斜晶系

氧元素，被誉为“生命之根”，分别由 Joseph Priestly 和 Carl Wilhem Scheele 于十八世纪70年代发现。氧对地球上的生命至关重要，由植物在光合作用中产生，也是动物有氧呼吸所必需的元素。氧占地球大气的五分之一，可与大多数元素相结合，是数千种有机化合物的组成成分。氧的气态形式无色、无气味、无味道，冷凝后形成浅蓝色液体和固体。氧是一种反应活性很高的元素，可促进快速燃烧，经常用于工业领域。

 

应用指南

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