金属掺杂调控氧化物表面性质的STM 研究

金属掺杂调控氧化物表面性质的STM 研究

邵 翔

中国科技大学化学与材料科学学院化学物理系，安徽省合肥市金寨路96 号，邮编230026

　　金属氧化物在人们的生产和生活中有着极其广泛而重要的应用。这些应用的基础多半是由于氧化物所具有的独特的电子性质和表面性质。人们在研究中已经发现可以通过在氧化物中掺杂进不同的元素来调节其电子结构进而实现对其物理化学性质的调控。然而现阶段针对各种氧化物体系的基础表面科学方面的研究，特别是人们对于氧化物的掺杂作用机制的认识还比较欠缺。

　　报告人在过去几年的时间里致力于利用扫描探针显微镜特别是扫描隧道显微镜(STM)来研究各种氧化物单晶及薄膜的表面性质，目标是获得局域原子结构与表面性质的关联，从而在原子分子层次上认识氧化物的表面科学。研究中发现通过选择性的将各种金属掺杂到氧化物的薄膜中，可以有效地调控吸附物与氧化物表面的相互作用。如在氧化钙的薄膜中分别掺入Mo，Li，Cr 等，可以有效地控制沉积在表面的金颗粒的形貌在二维和三维之间进行转换^[1-3] ，进而对负载的金颗粒的理化性质实现了调控。

　　该研究中通过将低温扫描隧道显微谱(STS)和密度泛函理论(DFT)计算相结合，共同揭示了该体系的掺杂作用的机制，即金属杂原子与表面吸附物之间通过电子转移而实现对表面相互作用的调节。这个结果为人们认识理解和扩展研究氧化物掺杂化学提供了理论指导，也为未来设计新型的催化剂体系提供了新思路。

参考文献：

　　(1) Xiang Shao, Niklas Nilius and Hans-Joachim Freund, “Li/Mo Co-doping of CaO Films: A Means to Tailor the Equilibrium Shape of Au Deposits”, J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 2352-2354.

　　(2) Xiang Shao, Stefano Prada, Livia Giordano, Gianfranco Pacchioni, Niklas Nilius, and Hans-Joachim Freund, “Tailoring the Shape of Metal Ad-Particles by Doping the Oxide Support”, Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 11525-11527.

　　(3) Fernando Stavale, Xiang Shao, Niklas Nilius, Hans-Joachim Freund, Stefano Prada, Livia Giordano, Gianfranco Pacchioni, “Donor Characteristics of Transition-metal Doped Oxides: Cr-doped MgO versus Mo-doped CaO”，J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11380-11383.