原子尺度原位研究金属纳米颗粒的氧化过程,对理解金属氧化反应机理和合理设计金属纳米材料有重要意义。长期以来,研究人员通过热重分析、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对金属块体材料和薄膜材料的氧化行为和反应机理开展了广泛研究...原子尺度原位研究金属纳米颗粒的氧化过程,对理解金属氧化反应机理和合理设计金属纳米材料有重要意义。长期以来,研究人员通过热重分析、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对金属块体材料和薄膜材料的氧化行为和反应机理开展了广泛研究。但当金属的尺寸缩小到纳米尺度时,其比表面积、电子结构都与块体材料显著不同,从而导致其氧化行为和反应机理也与块体材料产生差异。由于纳米颗粒体积小,氧化速率快,传统方法很难对其微观的氧化机理进行原位研究。受益于环境控制的电子显微镜技术(atmosphere controlled TEM technologies)的发展,人们有机会在原子尺度对金属纳米颗粒的氧化行为进行系统研究,包括柯肯达尔效应、氧化动力学过程等。然而目前对金属纳米颗粒氧化的研究仍然处于初期阶段,其氧化初期的形核过程仍有待揭示,温度、氧气分压、载体作用对金属纳米颗粒氧化的影响仍有待进一步研究。本文主要以近几年利用原位TEM研究金属纳米颗粒氧化的工作为例,简要介绍这些工作在认识金属氧化理论和推进反应机理的理解方面的最新进展,并探讨了未来研究的机遇和挑战。展开更多
文摘原子尺度原位研究金属纳米颗粒的氧化过程,对理解金属氧化反应机理和合理设计金属纳米材料有重要意义。长期以来,研究人员通过热重分析、X射线衍射、X射线光电子能谱等手段对金属块体材料和薄膜材料的氧化行为和反应机理开展了广泛研究。但当金属的尺寸缩小到纳米尺度时,其比表面积、电子结构都与块体材料显著不同,从而导致其氧化行为和反应机理也与块体材料产生差异。由于纳米颗粒体积小,氧化速率快,传统方法很难对其微观的氧化机理进行原位研究。受益于环境控制的电子显微镜技术(atmosphere controlled TEM technologies)的发展,人们有机会在原子尺度对金属纳米颗粒的氧化行为进行系统研究,包括柯肯达尔效应、氧化动力学过程等。然而目前对金属纳米颗粒氧化的研究仍然处于初期阶段,其氧化初期的形核过程仍有待揭示,温度、氧气分压、载体作用对金属纳米颗粒氧化的影响仍有待进一步研究。本文主要以近几年利用原位TEM研究金属纳米颗粒氧化的工作为例,简要介绍这些工作在认识金属氧化理论和推进反应机理的理解方面的最新进展,并探讨了未来研究的机遇和挑战。
