材料化學專業(yè)外文翻譯

1、畢業(yè)論文外文資料翻譯題 目 合成-mo2c薄膜 chem. mater. 2011, 22, 44024413合成-mo2c薄膜colin a. wolden*, anna pickerell, trupti gawai, sterling parks, jesse hensley, and j. douglas way department of chemical engineering, colorado school of mines, golden, colorado 80401, united states national renewable energy laboratory,

2、1617 cole boulevard, golden, colorado 80401, united statesacs appl. mater. interfaces, 2011, 3 (2), pp 517521doi: 10.1021/am101095hpublication date (web): january 20, 2011copyright 2011 american chemical society摘 要使用兩步合成工藝制備化學計量比的-mo2c薄膜。mof6在氫氣，氧氣的氛圍下采用等離子體增強氣象化學法首先生成密集氧化鉬薄膜。審查的沉積速率和質(zhì)量方面的工作參數(shù)的依賴。氧化

3、膜厚度是100-500納米，在h2和ch4氣氛中，采用程序升溫反應(yīng)后生成鉬硬質(zhì)合金。 用x-射線衍射線測得，在20的甲烷和氫氣的混條件下，當加熱到700c的氧化鉬將完全轉(zhuǎn)變成-mo2c相。滲碳后生成基本硅襯底的薄膜。用x射線光電子能譜檢測薄膜無雜質(zhì)，mo此時是一個單一的氧化狀態(tài)。用顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，沉積的氧化膜是沒有什么特征的，而碳化物的薄膜是一個復雜的納米結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：薄膜;硬質(zhì)合金;氧化物;等離子體增強化學氣相沉積的催化劑;1介紹碳化鉬是一種在各種領(lǐng)域有很多潛在應(yīng)用的多用途材料。碳化鉬具有類似于鉑族金屬的催化性能，利用這種催化性能，并在過去幾十年中廣泛用于氨合成，合成各種烴，水煤氣紙杯，制氫

4、，酒精合成。1-7制作薄膜過程中，過渡金屬碳化物的高硬度和熱穩(wěn)定性使他們合成的耐磨材料。8-9最近的研究都集中在碳化鉬的光電特性范圍內(nèi)的應(yīng)用，包括鏡子，10滲透膜，11互連，12和電子場發(fā)射13我們目的是用價格低廉的材料替代鉑族金屬來表面氫分離。這種材料合成的薄膜將有利于催化劑性能的基礎(chǔ)研究。許多技術(shù)已被用于沉積碳化鉬薄膜，包括化學氣相沉積（cvd），8 14，物理氣相沉積（pvd），9，11和電化學沉積。15mo-c是相當復雜的，它有眾多的穩(wěn)定和亞穩(wěn)化合物和晶相。14 16，相純度的控制一直是個難題，cvd和pvd兩種方法的制備中，薄膜通常包含混合富含碳的產(chǎn)物，它是一個復雜的依賴具體操作條件

5、選測的過程。8，11，14與此相反，它的催化應(yīng)用制備所需的粉末狀-mo2c相。1-4，后來boudart和他的同事1 2開發(fā)出一種方法，加入h2稀釋的碳氫化合物并采用程序升溫反應(yīng)或tpr的混合物轉(zhuǎn)換成高表面積mo2c密集的氧化鉬粉。 moo3轉(zhuǎn)變?yōu)閙o2c方法涉及moo3的晶格中的氧碳替代，在反應(yīng)過程中有mo原子的微小位移。因為mo2c的摩爾體積比moo3的摩爾體積小，微孔狀的氧化物轉(zhuǎn)換成碳化物。在適當條件下的氧化鉬被轉(zhuǎn)換成mo2c過程中沒有形成金屬鉬作為反應(yīng)中間體。金屬燒結(jié)，避免使用這種方法，在物催化劑催化劑條件下，它可以準備具有很高的表面積（50-90平方米/克）。rebrov et al

6、.5采用這方法，形成催化劑通過預氧化的鉬片滲碳涂料把它們應(yīng)用到水煤氣變換反應(yīng)。本實驗是合成純相的-mo2c未來研究模型催化劑層薄膜。下面我們介紹一個兩步合成方法。首先，采用等離子體增強化學氣相沉積法（pecvd）在mof6/h2/o2混合物中使密集的氧化鉬薄膜沉積在硅片上。mof6在這種化學反應(yīng)中是很獨特，以前的含鉬的化合物的反應(yīng)是用mo（co）的17 18或mocl514，19來化學氣相沉積。用pecvd參數(shù)來描述氧化物的增長速度和質(zhì)量。使用的pecvd形成氧化物將產(chǎn)生在更廣泛的承印物上。薄膜通過tpr的催化條件轉(zhuǎn)化為-mo2c相。使用一套分析技術(shù)可將整個過程中膜的組成和結(jié)構(gòu)的演變進行了量化

7、。2試驗一氧化氮合成 在mof6/h2/o2混合在一個電容耦合的pecvd系統(tǒng)中使氧化鉬薄膜沉積。采用類似pecvd反應(yīng)的化學的方法，用類似的氣體混合物（wf6/h2/o2）17，20已成功地應(yīng)用于合成的電致變色wo3的薄膜。鉬六氟化硫(acros organic, 99.5 vol %)的分解容易，但是反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氟自由基蝕刻膜是可逆的。為了解決這一問題，我們添加了氫的高頻電子流來除去氟原子形成。還提供氧氣過量，以形成充分的氧化膜。這里描述的所有方法是在常溫下進行的，并且電壓固定在200 w 。使用校準的針閥控制mof6生成，而電子質(zhì)量流量控制器控制氧氣和氫氣流速。該反應(yīng)的沉積壓力范圍為

8、500700毫托取決于機械泵（愛德華茲，e2m40）的控制。滲碳滲碳過程中進行的tpr在溫度控制1，2控制空氣留戀煅燒氧化鉬粉（sigma-aldrich公司，99.5）的過程來驗證的初步研究通過的條件。約1 g的粉末放在坩堝中通入空氣（200 sccm）在500c下煅燒，一個小時可脫附任何水分氣體。然后把空氣流量調(diào)到原來的20%。速度在1ch4/h2混合在總流量400 sccm，溫度從1c /分鐘到700c/分鐘，并煅燒3小時。滲碳后，密封樣品冷卻至室溫，這也有助于鈍化硬質(zhì)合金前暴露在空氣中流動。氧化膜被轉(zhuǎn)化成鉬硬質(zhì)合金使用方法。描述橢偏光譜(se, j. a. woollam)被用來確定氧

9、化膜的厚度和折射率。在580 nm處的折射指數(shù)400 -1300 nm的范圍內(nèi)收集數(shù)據(jù)測量角度為70.在。 x-射線衍射儀(xrd, siemens kristalloflex 810進行的cuk射線源確定的使用3/分鐘的掃描速度與薄膜長度為為2= 0.05。 x射線光電子能譜(xps, kratos)進行用鋁的kx射線源。分析室基壓 150c），在滲碳過程中，氧化膜的轉(zhuǎn)化過程中形態(tài)變化，如圖4所示。將薄膜樣品與退火所得的粉末樣品相比較，表明多晶硅氧化鉬在2= 23.33的方向上擇優(yōu)生長。滲碳過程完成后，同樣的材料測定。再次觀察粉末，樣品與-mo2c完全一致。需要注意的是-mo2c相具有正交晶

10、體結(jié)構(gòu)（jcpds 79-0744），雖然其晶格位置是（jcpds 35-0787），它經(jīng)常被這樣用于描述催化劑結(jié)構(gòu)16，28。硬質(zhì)合金粉末和薄膜顯示在2處有三個明顯的峰，34.4，37.9和39.4，34.4的坐標為（100），（002），（101）。所得樣品有沒有殘留氧化物，鉬金屬，或任何其他的碳化鉬晶相我們無法證實。 xrd圖譜從滲碳后得到的粉末樣品是完全轉(zhuǎn)化為-mo2c相。光電子能譜被用來測定滲碳后膜的組成。圖3包含高分辨率光譜的氧化鉬薄膜的結(jié)構(gòu)。鉬碳化物的峰位明顯低于氧化物薄膜，表明它的結(jié)合能低于氧化鉬薄膜結(jié)合能相對于氧化物薄膜。這種材料的成分純度可由再個間距（為3.2 ev）的兩峰

11、來表征，這表明，鉬主要是以一個單一的氧化狀的形式存在。圖5表明，從較高分辨率光譜的譜區(qū)中可以區(qū)別氧化物膜和滲碳后的薄膜，氧化物薄膜顯示突出高峰是=530.8ev，相關(guān)資料可以參考文獻。29硬質(zhì)合金表面的部分氧化但有部分卻是鈍化的。雖然峰位衰減幅度相對于氧化物薄膜有2個微弱的峰，不同的峰值是530.4和532.9。這是推測，前者是氧化鉬，而后者可能是氧化膜薄膜吸附了二氧化碳，這是由于之前薄膜在冷卻過程中使用的工業(yè)級氮氣。注意的是這種殘余氧化物將被作為具有催化劑用的的物質(zhì)被在還原后將被清除。圖5。經(jīng)滲碳后的moo3薄膜的在o 1s地區(qū)的高分辨率xps光譜光電子能譜也被用來研究在滲碳后碳鍵的性質(zhì)。在

12、碳化鉬，包括粉末的碳化鉬和薄膜形式的氧化膜的研究中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)石墨碳與mo2c并存。例如，通過高分辨率透射電子顯微鏡觀察，硬質(zhì)合金粉末和薄膜的納米結(jié)構(gòu)層中有非晶形態(tài)的石墨碳存在。3，9在這方面的工作進行xps處理，觀察樣品是否被污染。圖6包含高分辨率光譜的譜區(qū)。底部的圖譜是測量的沉積的氧化鉬薄膜，它顯所合成的樣品中有c的存在。濺射處理后可以完全消除這一層（中間掃描）。頂端的圖譜是受到相同的濺射處理的碳化物膜。信號大小為be = 283.2 e，峰值與理論的匹配較好，同碳化物的峰值相比較（表一）。4，25，26，30它也有一個較高結(jié)合能，表明樣品中存在少量石墨碳。圖6。經(jīng)過濺射處理的沉積的moo3

13、薄膜在c1s區(qū)域的高分辨率xps譜最后，用fesem 和 afm對薄膜的形貌進行研究。沉積的氧化膜光滑，無雜色，是我們推斷的非晶材料，粒子尺寸為50-100nm。薄膜表面粗糙度為11nm，它的數(shù)量級高于沉積氧化物。它是為測定催化性能的材料，納米結(jié)構(gòu)的細節(jié)將對它的催化性能的研究有重要影響。同樣，所得納米結(jié)構(gòu)，可修改它的tpr參數(shù)（斜坡率，碳氫化合物等），1-4可用于研究正薄膜形態(tài)，它們涉及到催化劑的性能。圖7。mo2c膜的fesem圖像。在一個1 1 m的區(qū)域中所測的afm圖。上述測定表明，兩階段的過程都可以得到相純-mo2c薄膜。這是一個明顯可以通過氣象沉積法獲得碳化鉬薄膜的方法。例如，熱化學

14、氣相沉積在800，在cmoc1-x階段產(chǎn)生過化學計量的混合物。14薄膜的的沉積產(chǎn)物是富含碳的，它含有大量的雜質(zhì)質(zhì)，8所得的產(chǎn)物的組成也一直是個問題，我們只能著力研究濺射法合成薄膜10 11，利用這些氣相技術(shù)，我們可以鑒定薄膜組成，并通過控制動力學函數(shù)來參雜mo。相比之下，有氧化物薄膜生長的階段與緩慢還原過程有利于形成的熱力學穩(wěn)定相2。感謝我們衷心感謝支持這項工作的美國能源部國家能源技術(shù)實驗室，所提供的de-fe0001009和國家可再生能源實驗室提供的任務(wù)訂單協(xié)議kxea-3-33607-47。參考文獻(1) lee, j. s.; oyama, s. t.; boudart,m. j. ca

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