XPS分峰软件介绍.ppt

计算机在高分子研究中的应用
贺金梅
硕士课程
高分子材料教研室
第二节 XPS分峰软件在高分子研究中的应用
XPS分析可提供表面所存在的所有元素(除H和He外)的定性和定量信息
定性分析
定量分析
元素组成鉴别(全谱扫描)
化学态分析(窄区扫描)
各元素含量(全谱扫描)
各官能团含量(窄区扫描)
§ XPS概述
XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy, X-射线光电子能谱,简称XPS
Electron Spectroscopy for Chemical Analysis, 简称ESCA
基本原理:
Eb = hv - Ek-W
表面分析:
§ 化学态分析
化学位移:
对于某一给定原子,准确的内能级结合能将由于局部成键作用而有所改变,即由于原子成键状况而产生结合能位移或“化学”位移。
为什么要分峰?
化学位移的一般规律:由于任何核外电子电荷分布的变化都会影响内层电子的
屏蔽作用,当外层电子密度减小时,屏蔽作用减弱,内
层电子的结合能增加,反之结合能将减小。
几种常见元素的化学位移值:
C1s
结合能(eV)
O1s
结合能(eV)
S2p
结合能(eV)
C-C
C-H

O=C

S-Ag

O-H

-C-S-Ag

C-N

O-Si

S-Cu

C-O(醇或醚)

O-C

-C-S-Cu

C=O(醛或酮)

O=C-O

RSH

O-C=O (酸或酯)

C-F

即:原子的化学位移随与之成键的原子的电负性的增大而增大。
§ XPS分峰拟合技术在聚合物研究中的应用
简单的均聚物
共聚物
交联高聚物
共混高聚物
此外,粘结、吸附、高聚物降解、高聚物添加剂的扩散、高聚物表面化学改性、等离子体和电晕放电表面改性以及复合材料等等方面的应用
1. EMA共聚物的表面表征
EMA共聚物的组成为:
表面结构
(结晶相和无定型相在表面
上的分布、组成和取向)
表面性质
应用
(粘着性、密封性、浸润性、
可印染性和粘合力)
胶片和胶粘剂
XPS分析
%(质量百分数)丙烯酸甲酯的EMA共聚物热压薄膜
表面的 XPS谱图(出射角为45°)
C 1s分峰拟合谱
O 1s分峰拟合谱
2. PTFE聚合物的表面改性
聚四氟乙烯(PTFE)超细颗粒具有优异的化学稳定性和机械性能,在机械、纺织、航空、电子等领域有广泛的应用。PTFE超细颗粒表面润湿性极差,难与其它材料结合,因此其应用受到一定限制,超细颗粒表面活化及接枝改性是拓展其应用领域的重要途径之一。

6min后PTFE颗粒的 XPS谱图
XPS谱图
C1s分峰拟合谱
3. 聚合物复合材料增强体的表面表征
以碳纤维增强环氧(CF/Epoxy)复合材料为例。采用表面镀银的碳纤维作为基底,分别进行三类有机化合物的分子自组装,并分别对S元素的XPS谱图进行分峰分析,判断分子在银表面的吸附状态。
取代烷基硫醇化合物在镀银碳纤维上的吸附
芳基硫醇化合物在镀银碳纤维上的吸附
芳杂环硫醇化合物在镀银碳纤维表面上的吸附