層状金属カーボンアロイ表面上の炭素組織構造の物性と反応性に関する研究

层状金属碳合金表面碳结构物性及反应活性研究

基本信息

批准号：
11124210
负责人：
岩澤康裕
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、金属ともセラミックスとも異なる物性と優れた触媒反応特性を示す層状金属カーボンアロイの一つであるモリブデン炭化物(Mo_2C)単結晶(0001)表面上で、表面炭素量とアニーリング温度を制御することにより新規炭素組織構造を生成させる条件を明らかにし、その生成過程と微細構造を超高真空走査トンネル顕微鏡(UHV-STM)を主に用いて決定することである。STMによる組織構造の電子状態の測定および吸着種の反応過程のその場観察技術を用いて、新しい物性と反応性の発現を念頭に置いた研究を展開してきた。1.新規炭素組織構造の生成過程と微細構造の検討Mo_2C(0001)表面のUHV-STM観察により、表面近傍の炭素量に依存してMo上の孤立炭素原子からなる(√<3>×√<3>)R30° -honeycomb構造、一次元的zigzag chainからなるc(2×4)構造、炭素含有クラスターなどの組織化された炭素表面構造が生成することを明らかにし、非常に特殊なトンネル条件を用いることで、これらの構造中の炭素原子一つ一つを浮き出させて高分解能観察することに初めて成功した。2.組織構造に選択的な新規エッチング反応の発見ごく最近、炭素組織構造で覆われたMo_2C(0001)表面を酸素ガスに露出すると、表面に強く結合している表面炭素原子が室温でもetchingされること、そのetchingのされ方に構造選択性があることを見いだした。表面炭素原子が酸素と反応して脱離し、高分解能STM観察することで下地の(1×1)Mo層の領域が観察された。しかもこの新規エッチング反応はzigzag chain構造で選択的に起こり、honeycomb構造は元のまま保たれることが明らかになった。これらの成果は層状金属カーボンアロイ表面上にできる炭素組織構造の特異な物性と反応性の理解に大きく寄与するものと考えられる。

本研究的目的是研究碳化钼（Mo_2C）单晶（0001）表面的碳含量和退火温度，这是一种层状金属碳合金，具有不同于金属和陶瓷的物理性能，并且具有优异的性能。其目的是通过控制新的碳微观结构的生成条件，并主要利用超高真空扫描隧道显微镜（UHV-STM）确定形成过程和微观结构。利用STM测量组织结构的电子状态并原位观察吸附物质的反应过程，我们进行了研究，着眼于开发新的物理性质和反应性。 1.新型碳微观结构的形成过程和微观结构的检验Mo_2C(0001)表面的UHV-STM观察表明，Mo上孤立的碳原子取决于表面附近的碳量(√<3>×√<3>) R30°-蜂窝状结构，一维锯齿状研究表明，形成了有组织的碳表面结构，例如由链和含碳簇组成的c(2×4)结构，并且通过使用非常特殊的隧道条件，可以首次分离出这些结构中的碳原子。，我们成功地突出显示了每个单独的元素并以高分辨率对其进行观察。 2.发现一种新的对微观结构选择性的蚀刻反应最近，当覆盖有碳微观结构的Mo_2C(0001)表面暴露于氧气时，即使在室温下，与表面牢固结合的表面碳原子也会被蚀刻。发现蚀刻过程中存在结构选择性。表面碳原子与氧发生反应并解吸，高分辨率 STM 观察揭示了底层 (1×1) Mo 层的区域。此外，研究表明，这种新的蚀刻反应选择性地发生在锯齿状链结构中，而蜂窝结构保持完整。这些结果被认为极大地有助于理解层状金属碳合金表面上形成的碳结构的独特物理性质和反应性。