固态产物的XPS分析-固态产物XPS分析新发现

用XPS考察各个氧化物反应后的表面物种。图20-9、图20-10、图20-11分别展示了Al2 O3、FeOOH和Fe2 O3表面的XPS全扫描谱和对应表面S的微扫描计算机拟合谱。图20-9对应的是Al2 O 3，其中C1s^[3]（287.15 e V）为内标（标准值为284.5 e V，此为校正值，下同），Al2p*（74.35 eV）、Al2s（119.35 eV）和O 1s*（532.35 eV）为Al2 O 3本身的吸收峰。此外，在（168.34 e V）和（170.25 e V）处检测出新的吸收峰，对应S2p结合标准谱图和反应体系，可以判断S2p（168.34 e V）的吸收峰对应于Al2（SO 4）3的S，S2（p 170.25 e V）的吸收峰对应于SO 24-的S，氧化物表面S全部以SO 24-的形式存在。图20-10对应的是FeOOH，其中除了氧化物本身对应的吸收峰Fe2p1／2（724.68 e V）、Fe2p3／2（714.18 e V）和O1（s 536.30 e V）、C1（s 287.15 e V）外，在167.96 e V、169.26 e V和170.96 e V处检测出新的吸收峰。结合标准谱图和反应体系可以判断，S2p（167.96 e V）的吸收峰对应于FeSO 4形态的S；S2p（169.26 e V）对应于Fe2（SO 4）3形态的S；S2p（170.96 e V）的吸收峰对应于SO23-的S。其中氧化物表面S（Ⅵ）和S（Ⅳ）比例为82∶18。可见，在FeOOH上还有小部分四价S没有被氧化。在图20-11中，Fe2p1／2（724.49 eV）、Fe2p3／（2 714.18 eV）和O1（s 536.30 eV）、C1（s 286.61 eV）对应的是Fe2 O 3本身的吸收峰，和SO 2反应后在168.67 e V和170.06 eV处检测出的新吸收峰。S2p（168.67 e V）的吸收峰对应于SO 24-形态的S（Ⅵ）（可能是FeSO 4），S2p*（170.06 e V）的吸收峰对应于SO 23-的S（Ⅳ），可见在Fe2 O 3表面上，S（Ⅵ）和S（Ⅳ）的比例为47∶53，有较多部分的低价S没有被氧化成硫酸盐。

图20-9　Al2 O3表面的XPS全扫描谱和对应表面S的微扫描计算机拟合谱（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

图20-10　FeOOH表面的XPS全扫描谱和对应表面S的微扫描计算机拟合谱（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

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图20-11　Fe2 O3表面的XPS全扫描谱和对应表面S的微扫描计算机拟合谱（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

图20-12　气溶胶参与反应前后S在表面存在形态XPS谱图及计算机拟合谱（彩图见下载文件包，网址见14页脚注）

图20-12是实际采集的气溶胶参与反应前后S在其表面存在形态的XPS谱图及计算机拟合谱，反应前S全部以硫酸根的形态存在，其含量为2.6%；反应后S绝大部分以硫酸根形态存在，还有些以亚硫酸根形态存在，硫酸根形态的S与亚硫酸根形态的S比例为93∶7。S的含量比反应前高，为3.5%。可见，气溶胶吸附了SO 2气体，进而把大部分SO2氧化成硫酸根。