国家标准计划《表面化学分析 X射线光电子能谱 导电碳基材料结合能的测量》由 TC608(全国表面化学分析标准化技术委员会)归口 ,主管部门为中国科学院。
主要起草单位 国家纳米科学中心 、中国科学院化学研究所 、中国石化石油化工科学研究院有限公司 。
71 化工技术 |
71.040 分析化学 |
71.040.99 有关分析化学的其他标准 |
编号 | 语种 | 翻译承担单位 | 国内外需求情况 |
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1 | EN | 国家纳米科学中心 | 1. 国内外生产企业对导电碳基材料的开发和应用对本标准有需求。结合能准确测量是导电碳基材料进行开发和应用研究的一个基本测试分析手段,作为新材料,新能源领域中不可缺少的关键材料, 该标准有利于建立国际通用的产品评价标准; 2. 国内外研究机构关于结合能的准确测量对本标准有需求。目前关于材料表面污染碳校准的弊端已经引起了广泛关注,在诸如Appl. Surf. Sci. 2018, 451, 99–103.; Angew.Chem. Int. Ed. 2020, 59, 5002–5006. ; Chem.Phys. Chem. 2017, 18, 1507–1512. 等文章中进行了阐述且引起了较大的反响,采用污染碳校准的方法广受质疑,目前迫切需要研究开发更准确的方法获得可靠的结合能数据。 |
导电碳基材料作为具有电学、力学、热学优势特性的一类新型碳材料,已成为新能源,新材料领域不可缺少的关键材料。
导电碳材料的独特电学性能源自其sp2杂化的C-C键结构,用X射线光电子能谱(简称XPS)技术对其结合能进行准确测量,从而判定材料的元素组成及化学态,是对导电碳基材料进行开发和应用研究的一个基本测试分析手段。
目前普遍采用的XPS制样和测量方法用于导电碳基材料结合能的测量存在较大的不确定性。
绝缘制样及测试使得样品表面呈现过中和状态,得到的结合能数据通常需要外来污染碳的经过校准才能使用。
相比于导电碳基材料中sp2杂化的C-C键,物体表面吸附的sp3杂化形态的污染碳不仅C1s谱线形状及结合能显著不同,其本身结合能不稳定,随材料性质及环境而变化,因此用sp3杂化形态的外来污染碳校准导电碳基材料的XPS谱峰容易引起理解和使用的混乱。
碳基导电材料结合能的准确测量是亟待解决的问题。
为此,本文件利用碳基材料以sp2杂化的C-C键为主体,样品具有较好的导电特性,通过改进制样方法,提出了一种无需校正,直接测量导电碳基材料结合能的方法。
在安装样品XPS测试前,评估表面电荷累积情况以及规范测试过程,可以实现该类材料结合的直接测量。
规范导电碳基材料结合能的测量流程,有利于XPS数据的正确分析和使用,能够促进XPS测量方法在碳基材料行业间的标准化应用以及测量结果的有效比对。
范围:本文件描述了用于sp2杂化的C-C键为主体的导电碳基材料结合能测量的X射线光电子能谱方法。适用于富勒烯、碳纳米管、碳纤维、石墨烯、天然石墨等导电碳基材料结合能测量,其他导电基体材料的测量参照执行。 主要技术内容:本文件规定了在光电子能谱领域,导电碳基材料结合能测量的样品安装方法,表面电荷积累情况评估,以及测试流程,要求及过程规范。