• 过渡金属

主要 XPS 区:Fe2p
重叠区:Cu LMM、Ni LMM
常见化学态的结合能:

化学态结合能 Fe2p3/2 / eV
Fe 金属706.7
FeO709.6
Fe2O3710.8
FeCl2710.4

实验信息

  • Fe2p 与 Ni LMM 俄歇峰强烈重叠,例如在一些钢样品中。
    • 可以使用较弱的 Fe3p 或 Fe3s 峰进行定量分析。
  • 铁的一些化合物/合金具有磁性。
    • 可以的话,在测试之前对样品进行消磁处理。
  • 铁氧化物很容易被氩单体溅射还原。
    • 在试图清洁氧化物样品表面或进行深度剖析时,使用尽可能低的离子束能量。
      • 最小化(但不能完全防止)还原效应。

XPS 谱图解读

  • Fe2p 具有明显的自旋轨道分裂峰(Δ金属=13.1eV)。
  • 金属的 Fe2p 峰形不对称。
    • 金属的高分辨率 Fe2p3/2 谱显示了多重分裂。
    • 在拟合典型的混合氧化物/金属谱时,可以不对较弱的分裂峰进行拟合(与主峰的位移为 0.9eV)。

XPS spectrum of iron metal

  • 相对于金属,Fe 氧化物峰明显移向更高的结合能。
    • 即使在相对较低的离子能量下,Fe 化合物也可能被 Ar 离子溅射还原。
  • 铁化合物可以描述为高自旋或低自旋(如晶体场理论所定义)。
    • Fe(III) 化合物始终是高自旋的,导致复杂的多重分裂 Fe2p 谱[1]
    • Fe(II) 化合物可能是高自旋,也可能是低自旋[1]
      • 高自旋化合物(例如,FeO 或 FeCl2)的 Fe2p 谱显示出复杂的多重分裂且具有卫星峰。
      • 低自旋化合物(例如,FeS2)谱不显示多重分裂或卫星峰。
    • 可以使用 Fe2p 的卫星峰区分 Fe 的各种氧化态。

XPS spectrum iron(III) oxide

  • 主峰与卫星峰的相对结合能和强度比因化合物而异,例如,相较于 FeO,FeCl2 具有非常强的卫星峰。
  • 对于暴露在空气中的白铁矿 (FeS2),由于 Fe2+ 处于低自旋组态,因此未观察到卫星峰。
    • 主 Fe2p3/2 峰的较高结合能 (~710.5eV) 的宽结构不是卫星结构,而是由于表面氧化产生的 Fe3+ 态所致。
    • 更高的结合能、更小的白铁矿峰 (708.4eV) 可能是由于 Fe-S 键断裂造成的缺电子 Fe2+ 位点所致[2]

XPS spectrum of air-exposed marcasite

参考文献

  • [1] MC Biesinger et al., Applied Surface Science 257 (2011) 2717-2730
  • [2] Uhlig et al., Applied Surface Science 179 (2001) 222-229

hex关于此元素

符号:Fe
发现日期:古代
名称来源:拉丁语
外观:银色
发现者:未知
来源:铁矿石

熔点:1535 K
沸点:2861 K
密度 [kg/m3]:7.86
摩尔体积:7.09 × 10-6 m3/mol
质子/电子:26
中子:30
壳层结构:2,8,14,2
电子构型:[Ar]3d64s2
氧化态:2,3,4,6
晶体结构:立方晶体

铁占地球质量的 35%,是钢的主要成分,也是最常用的金属。铁有多种形态,包括铸铁、熟铁和生铁,但如果不加以保护,就会严重生锈。铁是所有已知生物所必需的微量元素。在哺乳动物和其他动物中,血红蛋白是红细胞中携带氧气的含铁金属蛋白。良好的膳食铁来源包括肉类、豆类和叶菜;然而,体内的铁过量会导致细胞损伤,并最终导致长期器官损伤甚至死亡。

应用资料

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