XPS分峰軟件介紹課件

1、計算機在高分子研究中的應用計算機在高分子研究中的應用賀金梅賀金梅碩士課程碩士課程高分子材料教研室高分子材料教研室第二節(jié)第二節(jié) XPS分峰軟件在高分子研究中的應用分峰軟件在高分子研究中的應用 XPS分析可提供表面所存在的所有元素（除除H和和He外外）的定性和定量信息定性分析定量分析元素組成鑒別（全譜掃描）化學態(tài)分析（窄區(qū)掃描）化學態(tài)分析（窄區(qū)掃描）各元素含量（全譜掃描）各官能團含量（窄區(qū)掃描）2.1 XPS概述概述 XPS： X-ray Photoelectron Spectroscopy, X-射線光電子能譜，簡稱XPS Electron Spectroscopy for Chemical A

2、nalysis, 簡稱ESCA 基本原理基本原理：M + hv M+ eEb = hv - Ek-W 表面分析：表面分析：2.2 化學態(tài)分析化學態(tài)分析 化學位移化學位移：對于某一給定原子，準確的內能級結合能將由于局部成鍵作用而有所改變，即由于原子成鍵狀況而產生結合能位移或“化學”位移。 為什么要分峰？為什么要分峰？ 294292290288286284282280278 化學位移的一般規(guī)律：化學位移的一般規(guī)律：由于任何核外電子電荷分布的變化都會影響內層電子的 屏蔽作用，當外層電子密度減小時，屏蔽作用減弱，內 層電子的結合能增加，反之結合能將減小。 幾種常見元素的化學位移值：幾種常見元素的化學位

3、移值：C1s結合能(eV)O1s結合能(eV)S2p結合能(eV)C-CC-H284.6O=C531.2S-Ag160.9O-H 531.7-C-S-Ag161.9C-N285.7O-Si531.9S-Cu161.9C-O（醇或醚）286.1O-C532.5-C-S-Cu162.6C=O（醛或酮）287.4O=C-O533.3RSH163.8O-C=O (酸或酯)288.6C-F291.6即：原子的化學位移隨與之成鍵的原子的電負性的增大而增大。即：原子的化學位移隨與之成鍵的原子的電負性的增大而增大。2.3 XPS分峰擬合技術在聚合物研究中的應用分峰擬合技術在聚合物研究中的應用簡單的均聚物共聚物

4、共聚物交聯(lián)高聚物共混高聚物此外，粘結、吸附、高聚物降解、高聚物添加劑的擴散、高高聚物表面化學改性聚物表面化學改性、等離子體和電暈放電表面改性以及復合復合材料材料等等方面的應用1. EMA共聚物的表面表征共聚物的表面表征EMA共聚物的組成為：(CH2-CH2)X(CH2-CH)yC=OOCH3表面結構表面結構（結晶相和無定型相在表面 上的分布、組成和取向）表面性質表面性質應應 用用（粘著性、密封性、浸潤性、 可印染性和粘合力）膠片和膠粘劑XPS分析分析 含23.4%（質量百分數(shù)）丙烯酸甲酯的EMA共聚物熱壓薄膜 表面的 XPS譜圖（出射角為45） C 1s分峰擬合譜分峰擬合譜O 1s分峰擬合譜分

5、峰擬合譜2. PTFE聚合物的表面改性聚合物的表面改性 聚四氟乙烯（PTFE）超細顆粒具有優(yōu)異的化學穩(wěn)定性和機械性能，在機械、紡織、航空、電子等領域有廣泛的應用。PTFE超細顆粒表面潤濕性極差，難與其它材料結合，因此其應用受到一定限制，超細顆粒表面活化及接枝改性是拓展其應用領域的重要途徑之一。0.15mol/L鈉萘絡合物腐蝕液活化6min后PTFE顆粒的 XPS譜圖M + h v M + e經(jīng)0.15mol/L鈉萘絡合物腐蝕液活化6min并接枝24h后PTFE超細顆粒的 XPS譜圖C1s分峰擬合譜分峰擬合譜3. 聚合物復合材料增強體的表面表征聚合物復合材料增強體的表面表征 以碳纖維增強環(huán)氧(C

6、F/Epoxy)復合材料為例。采用表面鍍銀的碳纖維作為基底，分別進行三類有機化合物的分子自組裝，并分別對S元素的XPS譜圖進行分峰分析，判斷分子在銀表面的吸附狀態(tài)。 取代烷基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附取代烷基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附 芳基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附芳基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附 芳雜環(huán)硫醇化合物在鍍銀碳纖維表面上的吸附芳雜環(huán)硫醇化合物在鍍銀碳纖維表面上的吸附 CFAgCFAgSSSOHOHOHSSSOHOHOHSOHSOHSOHOHSSOHSOHOHSOHSOHSOHSOHSOHS不同鏈長的取代烷基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附結構示意圖 取代烷基硫醇在鍍銀碳纖維上

7、的吸附取代烷基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附 取代烷基硫醇的XPS譜圖S2p分峰擬合譜分峰擬合譜16816616416216010002000300040005000 Binding energy (eV)162.2eVIntensity (cps)HTP ATP 芳基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附取向示意圖 芳基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附芳基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附芳基硫醇的XPS譜圖S2p分峰擬合譜分峰擬合譜16816616416216010002000300040005000 Binding energy (eV)162.2eVIntensity (cps) 芳雜環(huán)硫醇在鍍銀碳纖維表面上的吸附芳雜環(huán)硫

8、醇在鍍銀碳纖維表面上的吸附NoImage MBT的XPS譜圖2-巰基苯并噻唑的化學結構模型圖S2p分峰擬合譜分峰擬合譜2.4 XPS分峰軟件的分峰步驟分峰軟件的分峰步驟幾種常用的幾種常用的XPS分峰軟件：分峰軟件： Origin數(shù)據(jù)處理軟件 XPSpeak分峰軟件 Grams/32AI分峰軟件（特點：操作方便，簡單易學）（特點：操作方便，簡單易學）分峰基本原理：分峰基本原理：利用高斯函數(shù)利用高斯函數(shù)（Gaussian函數(shù)）函數(shù)）u 請將系統(tǒng)時間改回請將系統(tǒng)時間改回1998年年Grams/32AI軟件的分峰步驟軟件的分峰步驟1、轉換數(shù)據(jù)格式轉換數(shù)據(jù)格式：將原始數(shù)據(jù)在紅外光譜軟件里打開，對原始譜圖

9、先進行基線校正和平滑處理，然后將原始數(shù)據(jù)格式轉換成分峰軟件所需格式*.spc2、 打開GRAMS/32AI，引入數(shù)據(jù)引入數(shù)據(jù)：點File-open trace，引入所存數(shù)據(jù)，則出現(xiàn)相應的XPS譜圖。3、打開分峰窗口：打開分峰窗口：點Applications- Advanced Processing- Peak Fitting，彈出窗口“Peak Fitting Options”。 4、 選擇分峰區(qū)域：選擇分峰區(qū)域：手動，在圖形窗口的兩邊移動藍色的框，確定結合能的 起始和終點位置。 5、設定參數(shù)設定參數(shù)：在分峰窗口的Find-Function里選擇擬合函數(shù)，一般選擇 Gaussian ，即高斯函

10、數(shù)。6、 選峰和擬合：選峰和擬合：首先觀察好峰形，確定峰的個數(shù)和峰的大致位置，用鼠標 右鍵單擊選峰的位置，然后點“Iterate” 里的“Run”，進行擬合，觀察擬合 后總峰與原始峰的重合情況，如不好，可以多次點“Run”。7、參數(shù)查看：參數(shù)查看：擬合完成后，點“PK Parameters”，看每個峰的參 數(shù)，通過峰面積可 計算此元素在不同峰位的化學態(tài)的含量比 8、數(shù)據(jù)輸出：數(shù)據(jù)輸出：點“Options”的“Output Data Files”，則將擬合好的數(shù)據(jù)存 盤，然后在Origin中作出擬合后的圖。注意：需要將擬合峰分別加上注意：需要將擬合峰分別加上baseline的值的值2.5 分峰軟件的演示分峰軟件的演示分峰原則：分峰原則：同學們可能覺得分峰過程是很