ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
12
расстояниях ∼ 200 нм от Pt частицы на субстрате Al
2
O
3
, SiO
2
. По данным ЯМР
в системе Pt/SiO
2
стационарное количество одновременно участвующих в
процессе спилловера атомов водорода составляет ∼ 10
12
ат/ см
2
.
Интересная информация о деталях спилловер-эффекта была получена с
использованием высокочувствительного и селективного полупроводникового
датчика атомов водорода . Разработанная методика предусматривала
пространственное разделение эмиттера активного водорода , состоящего из
поликристалла Al
2
O
3
c нанесенным Pd, Pt, Ni и др . (размер металлических
глобул - 2÷3 нм ) и полупроводникового ZnO- датчика атомарного водорода с
чувствительностью порядка 10
5
-10
6
ат/ см
2
при комнатной температуре .
Молекулярный водород в условиях эксперимента не оказывал влияния на
датчик. Расстояние между эмиттером и датчиком составляло 0.03 и 0.6 см (два
варианта). Впуск молекулярного водорода в установку приводил к резкому
увеличению сигнала датчика со временем индукции в несколько минут . Это
время необходимо для диффузии H-атомов, которые образовывались на
металлических частицах , до чувствительной к водородным атомам
поверхности полупроводника. Изменяя температуру экспериментов и
расстояние между эмиттером и датчиком , удалось получить коэффициенты
поверхностной диффузии и энергию активации миграции. При температуре
345 K они оказались равны 1.35*10
-11
м
2
/c и 18.8 кДж/моль для системы
H
2
/Pd/SiO
2
, 1.00*10
-12
м
2
/с и 33.5 кДж/моль для системы H
2
/Pd/Al
2
O
3
. Активные
частицы , образующиеся на эмиттере и диффундирующие к датчику,
определены как атомы водорода , несущие на себе незначительный
положительный заряд (за счет ионов). Этот вывод позволили сделать
эксперименты с наложенным в направлении миграции водорода электрическим
полем, которое почти не влияло на скорость процесса миграции.
Спилловер является обратимым химическим процессом и при
определенных условиях можно наблюдать т. н . обратный спилловер.
Адсорбированные частицы H
2
, H, H
+
и e
-
находятся в термодинамическом
равновесии между газовой фазой , поверхностью и объемом катализатора.
H
2
↔ 2H,
2H ↔ 2H
+
+ 2e
-
.
Равновесие достигается, если на поверхности не протекает химическая
реакция. В случае химической реакции концентрация H, H
+
и других активных
частиц зависит от ряда факторов: парциального давления H
2
, химической
природы носителя и металла-активатора , наличия примеси на поверхности ,
физических воздействий на полупроводник, например света.
Поверхностно - допированные сенсоры представляют собой классическую
гетерогенно- каталитическую систему, в которой спилловер-эффект может
играть одну из основных ролей. Хемосорбция и атомизация анализируемых
молекулярных газов проходит в основном на частицах благородных
металлов, т.к . энергия активации этих процессов на допанте гораздо меньше,
чем на поверхности полупроводника-субстрата. Например, в сенсорной
системе Pd/ZnO энергия активации адсорбции молекулярного водорода на
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- …
- следующая ›
- последняя »
