论文部分内容阅读
本论文的目标是研究激光诱导下分子氧(O2)与Gd2O3和La2O3等稀土倍半氧化物的晶格氧(O2-)反应生成过氧物种(O22-)的影响因素及本质。在论文的第一部分工作中,采用原位显微Raman光谱技术考察了同一份六方La2O3样品上532、633和785 nm等波长的激光对O22-的生成影响,确凿证实了在450℃下,波长为785 nm的激光不能诱导O2与La2O3的O2-反应生成O22-;进一步考察了325和514 nm等激光诱导下La2O3表面O22-生成的最佳温度,结果显示,波长短的激光对La2O2的O2-具有较强的活化作用。785 nm激光不能诱导O22-生成的原因,可能是光子能量较低不足以活化O2和O2-。
论文的第二部分,采用原位Raman光谱技术,以325 nm激光为光源系统考察了温度、氧分压、激光功率等因素对立方Gd2O3表面O22-生成的影响,以及生成的O22-的稳定性,比较了同为立方相的Nd2O3,Sm2O3和Gd2O3样品在325 nm激光诱导下O22-生成的差异。结果如下:在325 nm激光诱导下,Gd2O3的O2-在较低温度(25～150℃)下即可与O2反应生成了O22-,O22-的Raman峰强度随光照时间的增加而增强;生成的O22-的热分解温度在450～500℃;在200℃下O22-对H2O稳定。在激光照射功率固定的情况下,随着温度的升高,生成的O22-物种的Raman峰的强度先增后减,在功率为2.1 mW的325 nm激光诱导下,200℃生成的O22-Raman峰强度最大;温度对O22-生成的影响主要体现在三个方面:对O2-的活化作用,影响O2在氧化物表面的吸脱附以及O22-的稳定性。在较低的温度下(50～200℃),适当增大激光功率有利于诱导O22-的生成,升高温度后,较小功率的激光更有利于O22-的生成。生成的O22-物种的Raman峰强度随着气相氧分压的增大和样品预处理时间增加而增强。在514和633 nm激光诱导下,Gd2O3表面未检测到O22-的生成。在功率为2.1 mW的325 nm激光照射下,立方相的Nd2O3,Sm2O3和Gd2O2体系上O22-生成的最佳温度逐渐升高;在25℃下,诱导上述三种体系上O22-生成的最佳激光功率也逐渐增大。在其他条件不变的情况下,晶格能较大的稀土倍半氧化物的O2-的活化需要较高的温度和较大功率的激光。在上述结果基础上,探讨了O22-激光诱导生成的可能机理。