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研究生： 林建勳
Lin, Jian-Shiun
論文名稱： 2-溴乙酸和2-碘乙酸在Cu(100)表面上的熱化學
Thermal chemistry of bromoacetic acid and iodoacetic acid on Cu(100)
指導教授： 林榮良
Lin, Jong-Liang
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年： 2007
畢業學年度： 95
語文別： 中文
論文頁數： 56
中文關鍵詞： 2-溴乙酸 、熱化學 、2-碘乙酸
外文關鍵詞： iodoacetic acid, thermal chemistry, Cu(100), bromoacetic acid
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    • 本篇論文研究超高真空系統中溴乙酸(BrCH2COOH)以及碘乙酸(ICH2COOH)於Cu(100)單晶上熱分解的表面中間物及反應的氣相產物。所用的分析技術為程序控溫反應/脫附，歐傑電子譜和反射式吸收紅外光譜。低曝露量時(<0.5 Langmuir(L))，BrCH2COOH實驗中，BrCH2COOH分解過城中可能先斷裂C－Br鍵並且形成－CH2COOH的表面中間物，升溫至~300 K後，CH2COOH的O－H鍵斷裂，再經重組後生成acetate(CH3COO)，最後在約540 K產生CH3COOH、CH2=C=O、CO2、CO以及H2O的氣象產物脫附。當曝露量增加時(≧0.5 L)，開始出現BrCH2COOH脫附(~230 K)，但也分解形成－CH2COOH的中間產物，然而表面高覆蓋率並不會於~300 K形成acetate。CH2=C=O和CH3COOH氣相產物約於310~450 K之間脫附，但它們的生成量與低覆蓋率相比減少許多。高附概率的另外也有CO2和H2O生成，它們的脫附出現在445 K和640 K。ICH2COOH的熱反應過程與BrCH2COOH相似。在有氧原子覆蓋的Cu(100)表面上， BrCH2COOH(低暴露量時)約在510 K也分解，生成CH3COOH、CH2=C=O、CO2、CO和H2O的氣相產物。

    Temperature-programmed reaction/adsorption, Auger electron spectro- scopy and reflection-adsorption infrared spectroscopy have been employed to investigate the thermal reactions of bromoacetic acid (BrCH2COOH) and iodoacetic acid(ICH2COOH) on Cu(100). At low exposures(<0.5 L), BrCH2COOH may dissociate through C-Br bond breakage at forming the intermediate of -CH2COOH on Cu(100). After rearrangement, acetate (CH3COO) is formed at 300 K. The acetate does not decompose until ~540 K. The reaction gaseous products are H2O, CO2, CO, CH3COOH and CH2=C=O. At higher exposures(≧0.5 L), the same intermediate, -CH2COOH, is generated, but it does not transform into acetate at ~300 K. The yields of CH2=C=O and CH3COOH are smaller than those observed in cases of lower exposures (0.1 L and 0.3 L). These two reaction products desorb between 310 and 450 K. In addition, CO2 and H2O are generated at 445 K and 640 K. BrCH2COOH and ICH2COOH undergo similar thermal reactions on Cu(100). On an oxygen-precovered on Cu(100) surface, BrCH2COOH also dissociates and products CH3COOH, CH2=C=O, CO2, CO, and H2O at a temperature of ~510 K.

    第一章、緒論...............................................................................................1 1.1 表面的定義............................................................................................1 1.2 表面吸附................................................................................................1 1.3 真空的定義及應用................................................................................2 1.4 研究動機................................................................................................3 第二章、表面研究的分析技術................................................................6 2.1 歐傑電子能譜分析................................................................................6 2.2 程式控溫反應/脫附法.........................................................................10 2.3 反射式紅外光譜儀分析......................................................................12 第三章、實驗系統與方法........................................................................16 3.1 超高真空系統......................................................................................16 3.2 Cu(100)單晶表面的清潔及氧化表面的製備......................................18 3.3 藥品及其前處理..................................................................................20 第四章、結果與討論.................................................................................21 4.1程序控溫反應/脫附(TPR/D)研究........................................................21 4.1.1 BrCH2COOH在乾淨的Cu(100)表面上的TPR/D研究...............21 4.1.2 BrCH2COOH在O原子覆蓋的Cu(100)表面上的吸附及反應...................................................................................................34 4.1.3 ICH2COOH在乾淨的Cu(100)表面上的TPR/D研究................39 4.2吸附分子的反射式吸收紅外光光譜(RAIRS)研究.............................44 4.2.1 ICH2COOH在乾淨Cu(100)表面上的RAIR光譜研究..............44 4.3 反應機制的討論..................................................................................53 第五章、結論..............................................................................................55 參考文獻.......................................................................................................56 表4.1.1 不同暴露量的ICH2COOH吸附在乾淨Cu(100)表面的振動頻率(cm-1)及振動模式...........................................................................46 圖2.1 歐傑電子激發示意圖............................................................................7 圖2.2 AES之能階示意圖.................................................................................8 圖2.3 歐傑電子譜儀簡圖................................................................................9 圖2.4 程溫脫附儀器示意圖..........................................................................11 圖2.5 紅外光在表面s和p向量光線示意圖...............................................13 圖2.6 紅外光譜儀架構示意圖......................................................................15 圖3.1 超高真空系統儀器架構示意圖..........................................................17 圖3.2 乾淨的Cu(100)表面之歐傑電子光譜圖............................................19 圖 4.1.1 乾淨的Cu(100)表面上，4 L的BrCH2COOH暴露量時，230 K脫附分子的離子碎片與NIST質譜之比較...................................22 圖 4.1.2 乾淨的Cu(100)表面上，不同BrCH2COOH暴露量時，分子性脫附的TPR/D圖譜.............................................................................23 圖4.1.3 1 L暴露量的BrCH2COOH在乾淨的Cu(100)表面上反應產物的TPR/D圖譜.....................................................................................25 圖4.1.4 1 L的BrCH2COOH在Cu(100)表面反應產物的TPR/D圖.....................................................................................................26 圖4.1.5 0.1 L暴露量的BrCH2COOH吸附在乾淨的Cu(100)表面上後所測得的各產物的TPR/D圖譜.........................................................28 圖4.1.6 0.1 L暴露量的BrCH2COOH於乾淨的Cu(100)表面上反應的m/z=26、27、28 TPR/D圖譜.......................................................29 圖4.1.7 0.1 L的BrCH2COOH吸附於Cu(100)表面上後反應產物的TPR/D圖譜.....................................................................................31 圖 4.1.8 釋放不同暴露量的BrCH2COOH在乾淨的Cu(100)表面上後追蹤(a) m/z=18 (b) m/z=44 (c) m/z=42 (d) m/z=45的TPR/D圖譜.....................................................................................................33 圖4.1.9 O原子覆蓋的Cu(100)表面吸附1 L的BrCH2COOH的反應物TPD圖譜.........................................................................................35 圖4.1.10 1 L的BrCH2COOH吸附於O原子覆蓋的Cu(100)表面上後反應物的TPR/D圖譜.....................................................................37 圖4.1.11 0.1 L暴露量的BrCH2COOH吸附於O/Cu(100)表面上後反應產物的TPD圖譜............................................................................38 圖4.1.12 乾淨的Cu(100)表面上，不同ICH2COOH暴露量的分子性脫附TPR/D圖譜.................................................................................41 圖4.1.13 2 L暴露量的ICH2COOH在乾淨的Cu(100)表面上反應產物的TPD圖譜.......................................................................................42 圖4.1.14 0.2 L暴露量的ICH2COOH在乾淨的Cu(100)表面上反應產物的TPD圖譜..................................................................................43 圖4.2.1不同暴露量的ICH2COOH吸附在Cu(100) (120 K)表面的RAIR光譜圖...............................................................................................45 圖4.2.2 表面溫度為120 K的乾淨Cu(100)表面上吸附6 L的ICH2COOH後，隨溫度變化的RAIR光譜圖.................................................47 圖4.2.3表面溫度為120 K的乾淨Cu(100)表面上吸附8 L的ICH2COOH後，隨溫度變化的RAIRS光譜圖................................................49 圖4.2.4表面溫度為120 K的乾淨Cu(100)表面上吸附0.5 L的ICH2COOH後，隨溫度變化的RAIRS光譜圖................................................50

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    校外：2007-08-07公開
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