XPS分峰軟件介紹

計(jì)算機(jī)在高分子研究中的應(yīng)用賀金梅碩士課程高分子材料教研室第二節(jié)

XPS分峰軟件在高分子研究中的應(yīng)用

XPS分析可提供表面所存在的所有元素（除H和He外）的定性和定量信息定性分析定量分析元素組成鑒別（全譜掃描）化學(xué)態(tài)分析（窄區(qū)掃描）各元素含量（全譜掃描）各官能團(tuán)含量（窄區(qū)掃描）§2.1XPS概述

XPS：

X-rayPhotoelectronSpectroscopy,X-射線(xiàn)光電子能譜，簡(jiǎn)稱(chēng)XPSElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis,簡(jiǎn)稱(chēng)ESCA

基本原理：Eb

=hv-

Ek-W

表面分析：§2.2化學(xué)態(tài)分析

化學(xué)位移：對(duì)于某一給定原子，準(zhǔn)確的內(nèi)能級(jí)結(jié)合能將由于局部成鍵作用而有所改變，即由于原子成鍵狀況而產(chǎn)生結(jié)合能位移或“化學(xué)”位移。

為什么要分峰？

化學(xué)位移的一般規(guī)律：由于任何核外電子電荷分布的變化都會(huì)影響內(nèi)層電子的屏蔽作用，當(dāng)外層電子密度減小時(shí)，屏蔽作用減弱，內(nèi)層電子的結(jié)合能增加，反之結(jié)合能將減小。

幾種常見(jiàn)元素的化學(xué)位移值：C1s結(jié)合能(eV)O1s結(jié)合能(eV)S2p結(jié)合能(eV)C-CC-H284.6O=C531.2S-Ag160.9O-H531.7-C-S-Ag161.9C-N285.7O-Si531.9S-Cu161.9C-O（醇或醚）286.1O-C532.5-C-S-Cu162.6C=O（醛或酮）287.4O=C-O533.3RSH163.8O-C=O(酸或酯)288.6C-F291.6即：原子的化學(xué)位移隨與之成鍵的原子的電負(fù)性的增大而增大?！?.3

XPS分峰擬合技術(shù)在聚合物研究中的應(yīng)用簡(jiǎn)單的均聚物共聚物交聯(lián)高聚物共混高聚物此外，粘結(jié)、吸附、高聚物降解、高聚物添加劑的擴(kuò)散、高聚物表面化學(xué)改性、等離子體和電暈放電表面改性以及復(fù)合材料等等方面的應(yīng)用1.EMA共聚物的表面表征EMA共聚物的組成為：表面結(jié)構(gòu)（結(jié)晶相和無(wú)定型相在表面上的分布、組成和取向）表面性質(zhì)應(yīng)用（粘著性、密封性、浸潤(rùn)性、可印染性和粘合力）膠片和膠粘劑XPS分析

含23.4%（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）丙烯酸甲酯的EMA共聚物熱壓薄膜表面的XPS譜圖（出射角為45°）

C1s分峰擬合譜O1s分峰擬合譜2.PTFE聚合物的表面改性

聚四氟乙烯（PTFE）超細(xì)顆粒具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，在機(jī)械、紡織、航空、電子等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。PTFE超細(xì)顆粒表面潤(rùn)濕性極差，難與其它材料結(jié)合，因此其應(yīng)用受到一定限制，超細(xì)顆粒表面活化及接枝改性是拓展其應(yīng)用領(lǐng)域的重要途徑之一。0.15mol/L鈉萘絡(luò)合物腐蝕液活化6min后PTFE顆粒的

XPS譜圖經(jīng)0.15mol/L鈉萘絡(luò)合物腐蝕液活化6min并接枝24h后PTFE超細(xì)顆粒的

XPS譜圖C1s分峰擬合譜3.聚合物復(fù)合材料增強(qiáng)體的表面表征以碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧(CF/Epoxy)復(fù)合材料為例。采用表面鍍銀的碳纖維作為基底，分別進(jìn)行三類(lèi)有機(jī)化合物的分子自組裝，并分別對(duì)S元素的XPS譜圖進(jìn)行分峰分析，判斷分子在銀表面的吸附狀態(tài)。

取代烷基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附

芳基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附

芳雜環(huán)硫醇化合物在鍍銀碳纖維表面上的吸附不同鏈長(zhǎng)的取代烷基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附結(jié)構(gòu)示意圖

取代烷基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附

取代烷基硫醇的XPS譜圖S2p分峰擬合譜HTPATP芳基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附取向示意圖

芳基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附芳基硫醇的XPS譜圖S2p分峰擬合譜

芳雜環(huán)硫醇在鍍銀碳纖維表面上的吸附

MBT的XPS譜圖2-巰基苯并噻唑的化學(xué)結(jié)構(gòu)模型圖S2p分峰擬合譜§2.4

XPS分峰軟件的分峰步驟幾種常用的XPS分峰軟件：

Origin數(shù)據(jù)處理軟件

XPSpeak分峰軟件

Grams/32AI分峰軟件（特點(diǎn)：操作方便，簡(jiǎn)單易學(xué)）分峰基本原理：利用高斯函數(shù)（Gaussian函數(shù)）

請(qǐng)將系統(tǒng)時(shí)間改回1998年Grams/32AI軟件的分峰步驟1、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)格式：將原始數(shù)據(jù)在紅外光譜軟件里打開(kāi)，對(duì)原始譜圖先進(jìn)行基線(xiàn)校正和平滑處理，然后將原始數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換成分峰軟件所需格式*.spc2、打開(kāi)GRAMS/32AI，引入數(shù)據(jù)：點(diǎn)File---opentrace，引入所存數(shù)據(jù)，則出現(xiàn)相應(yīng)的XPS譜圖。3、打開(kāi)分峰窗口：點(diǎn)Applications---AdvancedProcessing---PeakFitting，彈出窗口“PeakFittingOptions”。4、選擇分峰區(qū)域：手動(dòng)，在圖形窗口的兩邊移動(dòng)藍(lán)色的框，確定結(jié)合能的起始和終點(diǎn)位置。5、設(shè)定參數(shù)：在分峰窗口的Find---Function里選擇擬合函數(shù)，一般選擇

Gaussian，即高斯函數(shù)。6、選峰和擬合：首先觀(guān)察好峰形，確定峰的個(gè)數(shù)和峰的大致位置，用鼠標(biāo)右鍵單擊選峰的位置，然后點(diǎn)“Iterate”里的“Run”，進(jìn)行擬合，觀(guān)察擬合后總峰與原始峰的重合情況，如不好，可以多次點(diǎn)“Run”。7、參數(shù)查看：擬合完成后，點(diǎn)“PKParameters”，看每個(gè)峰的參數(shù)，通過(guò)峰面積可計(jì)算此元素在不同峰位的化學(xué)態(tài)的含量比8、數(shù)據(jù)輸出：點(diǎn)“Options”的“OutputDataFiles”，則將擬合好的數(shù)據(jù)存盤(pán)，然后在Origin中作出擬合后的圖。注意：需要將擬合峰分別加上bas