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研究生： 陳冠捷
Chen, Guan-Jie
論文名稱： 噻唑在銅(100)和氧/銅(100)表面上的熱反應研究
Thermal Chemistry of Thiazole on Cu(100) and O/Cu(100) Surfaces
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： 2019
畢業學年度： 107
語文別： 中文
論文頁數： 60
中文關鍵詞： 程序控溫反應 、反射式紅外光吸收光譜 、X光光電子能譜 、超高真空系統 、噻唑 、銅(100) 、密度泛函數理論
外文關鍵詞： thiazole, temperature-programmed desorption (TPR/D), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), reflection-absorption infrared spectroscopy (RAIRS), Cu(100), DFT.
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    • 本篇論文利用程序控溫反應(TPD)、反射式紅外光吸收光譜(RAIRS)和X光光電子能譜(XPS) 再借助密度泛函數理論去分析噻唑(thiazole)在Cu(100)以及O/Cu(100)上的熱反應。
    在120K時，噻唑主要通過N-Cu相互作用吸附在Cu(100)上，並且芳香環垂直吸附於表面。 到達200 K時環開始破裂，在表面上形成少量的S(ad)，隨著溫度升高生成產物C2H2(~290 K)、H2(~597, 737 K)、HCN(~525, 610, 737 K)。 在反應過程中有出現-SCHNCHCH-、-SCHCHNCH-或-CHNCHCH-的表面中間物。
    120 K時thiaozle在O/Cu(100)上的吸附方式與Cu(100)相似；在有氧原子的Cu(100)上，thiazole也會反應並最終產生S(ad)。 但產物與Cu(100)不同，生成H2 (~388 K、~604 K)、H2O (~438 K)、C2H2 (279 K)、CO (~373 K、604 K）、CO2 (~373 K、~640 K)和N2 (~834K)。除了在Cu(100)的情況下的三種反應中間物，在O/Cu(100)上的噻唑反應中可能形成>C=C=O、-NCO和另一種具有C-O基團的表面中間物。

    Temperature-programmed reaction/desorption (TPR/D), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and reflection-absorption infrared spectroscopy (RAIRS), with the aid of density-functional-theory calculations, to analyze the adsorption and thermal chemistry of thiazole on Cu(100) and oxygen-precovered Cu(100). At 120 K, thiazole is predominantly adsorbed on Cu(100), via N-Cu interaction and with the aromatic ring perpendicular to the surface. At 200 K, the ring begins to rupture, and forms a small amount of sulfur atoms (S(ad)) on the surface. As the temperature further increases, C2H2(~290 K), H2(~597, 737 K) and HCN(~525 K, ~610 K, ~737 K) evolve as the reaction products. -SCHNCHCH-, -SCHCHNCH- and/or -CHNCHCH- are proposed to be the surface intermediates formed in the thiazole reaction on Cu(100).
    The adsorption of thiazole on O/Cu(100) at 120 K is similar to case of Cu(100). In the presence of oxygen atoms on Cu(100), thiazole also reacts on the surface and eventually generates S(ad), but the product distribution is different from that of Cu(100) with evolution of H2(~388 K, ~604 K) H2O (~438 K), C2H2 (279 K), CO (~373 K, 604 K), CO2 (~373 K, ~604 K) and N2 (~834 K). In addition to the three reaction intermediates proposed in the case of Cu(100), >C=C=O, NCO and another surface intermediate with C-O group are possibly formed in the thiazole reaction on O/Cu(100).

    目錄 目錄 IX 表目錄 XI 圖目錄 XII 第一章 緒論 1.1 表面化學的發展 1 1.2 Cu(100)表面 1 1.3 表面吸附 2 1.4 真空的定義及應用 2 1.5 研究動機與文獻回顧 3 第二章 表面實驗分析技術 2.1 程式控溫反應/脫附 7 2.2 反射式吸收紅外光譜 10 2.3 X光光電子能譜 12 第三章 實驗系統 3.1 超高真空系統 14 3.2 單晶的前處理方法 16 3.3 氧化表面的製備 16 3.4 藥品的前處理方法 16 第四章 結果與討論 4.1 Thiazole於Cu(100)和O/Cu(100)表面上的程序控溫反應/脫附(TPR/D)研究 18 4.1.1 Thiazole於Cu(100)表面上的程序控溫反應 18 4.1.2 Thiazole於O/Cu(100)表面上的程序控溫反應 27 4.2 Thiazole於Cu(100)和O/Cu(100)表面上的反射式吸收紅外光譜(RAIRS)研究 37 4.2.1 Thiazole於Cu(100)表面上的RAIRS研究 37 4.2.2 Thiazole於O/Cu(100)表面上的RAIRS研究 41 4.3 Thiazole於Cu(100)和O/Cu(100)表面上的X光光電子能譜研究 44 4.3.1 Thiazole於Cu(100)上之XPS光譜討論 46 4.3.2 Thiazole於O/Cu(100)上之XPS光譜討論 52 第五章 結論 5.1 結論 58 參考文獻 59 表目錄 表 3.1.1 實驗系統相關儀器 14 表 3.4.1 本實驗使用之藥品 17 表 4.1.1 Thiazole/Cu(100)的振動模式及振動頻率 40 表 4.1.2 Thiazole/O/Cu(100)的振動模式及振動頻率 43 表 4.3.1 C1s、N1s、O1s、S2p電子束縛能比較 45 圖目錄 圖 1.5.1 Thiazole分子結構 3 圖 1.5.2 電腦模擬Thiazole/Cu(111)上的吸附位相 4 圖 1.5.3 5-IPBDT跟5-BDT的XPS圖譜和5-IPBD在銅表面的STM圖 4 圖 1.5.4 Diethynyl-thiophene/Cu(100)的XPS跟NEXAF圖譜 5 圖 1.5.5 氮氧雜環在Si(111)上的吸附反應 5 圖 2.1.1 TPR/D之儀器示意圖 7 圖 2.1.2 反應級數及覆蓋率對脫附溫度的影響 9 圖 2.2.1 反射式吸收紅外光譜裝置圖 10 圖 2.2.2 s極化光(δ┴)與p極化光(δ//)在金屬表面上入射角與反射角的相轉移關係圖 11 圖 2.2.3 偶極距在金屬平面生成鏡像電荷對訊號的干擾 11 圖 2.3.1 X光入射原子將內層電子激發造成能量改變 12 圖 2.3.2 光電子激發能階概略圖 13 圖 3.1.1 實驗室所使用的腔體結構 15 圖 4.1.1 Thiazole主要離子碎片及相對強度(NIST資料庫) 20 圖 4.1.2 Thiazole從Cu(100)表面脫附之母分子碎片的程溫脫附(TPD)圖譜 21 圖 4.1.3 不同暴露量下，thiazole/Cu(100)的母分子離子(m/z 85)之程溫脫附(TPD)圖譜 22 圖 4.1.4 Thiazole/Cu(100)的程溫反應/脫附(TPR/D)圖譜 23 圖 4.1.5 0.4 L與0.8 L Thiazole 的m/z 26、85程溫反應/脫附(TPD)圖譜之比較 24 圖 4.1.6 不同thiazole暴露量下m/z 26跟m/z 85的比較 25 圖 4.1.7 不同thiazole暴露量下m/z 2跟m/z 27的比較 26 圖 4.1.8 不同暴露量吸附的thiazole從O/Cu(100)表面脫附的TPD圖譜 29 圖 4.1.9 Thiazole(0.8 L)在O/Cu(100)的程式控溫反應/脫附圖譜 30 圖 4.1.10 Thiazole在O/Cu(100)上程式控溫脫附圖譜中m/z 14跟m/z 16的比較 31 圖 4.1.11 OH(ad)在~220 K時互相結合反應成H2O脱附 32 圖 4.1.12 不同暴露量下，thiazole/O/Cu(100) (m/z 2)的TPR/D圖譜 34 圖 4.1.13 不同暴露量下，thiazole/O/Cu(100) (m/z 18)的TPR/D圖譜 35 圖 4.1.14 不同暴露量下，thiazole/O/Cu(100) (m/z 28)的TPR/D圖譜 36 圖 4.1.15 不同暴露量下，thiazole/O/Cu(100) (m/z 44)的TPR/D圖譜 37 圖 4.2.1 0.8 L thiazole/Cu(100)升溫至不同溫度所測的反射-吸收紅外光譜 39 圖 4.2.2 1.0 L thiazole/O/Cu(100)升溫至不同溫度所測的反射-吸收紅外光譜 42 圖 4.3.1 0.2 L thiazole/Cu(100)升溫至不同溫度的S 2p X-光光電子圖譜 48 圖 4.3.2 0.2 L thiazole/Cu(100)升溫至不同溫度的N 1s X-光光電子圖譜 49 圖 4.3.3 0.2 L thiazole/Cu(100)升溫至不同溫度的C 2p X-光光電子圖譜 50 圖 4.3.4 理論計算所得thiazole在Cu(100)的吸附位向與吸附能(Eads) 51 圖 4.3.5 0.15 L的thiazole/O/Cu(100)升溫至不同溫度的S 2p X-光光電子圖譜 54 圖 4.3.6 0.15 L的thiazole/O/Cu(100)升溫至不同溫度的N 1s X-光光電子圖譜 55 圖 4.3.7 0.15 L的thiazole/O/Cu(100)升溫至不同溫度的C 1s X-光光電子圖譜 56 圖 4.3.8 0.15 L的thiazole/O/Cu(100)升溫至不同溫度的O 1s X-光光電子圖譜 57

    1. G. Sormorjai, Wiley-Interscience Press, New York 1994.
    2. K. Christmann; G. Ertl; T. Pignet, Surface Science, 54, 365-392, 1976.
    3. M. Alajarín; J. Cabrera; A. Pastor; Pilar S.-A.; D. Bautista, J. Org. Chem., 2006, 71 (14): 5328 – 5339.
    4. A. Dondoni; P. Merino: Diastereoselective Homologation of D-(R)-Glyceraldehyde Acetonide using 2-(Trimethylsilyl)thiazole. 1998.
    5. J.-W. Mao; X.-H. He; Y.-M. Tang, Corrosion Science, 2019, 148, 171-177.
    6. Gy Vastag; E. Szőcs; A. Shaban; I. Bertóti; K. Popov-Pergal; E. Kálmán, Solid State Ionics, 2001, 141, 87-91.
    7. C. Battocchio; M. V. Russo; V. Carravetta; A. Goldoni; Ph. Parent, C. Laffon; G. Polzonetti, Nucl. Instrum. Methods Phys. Res, 2006, 246, 1, 136-141.
    8. F. Tao; S. L. Bernasek, J. Am. Chem. Soc., 2007, 129, 15, 4815-4823.
    9. D. A. King, D. A., Surface Science, 47, 384-402, 1975.
    10. Redhead, Thermal Desorption of Gases. Vacuum, 12, 203-211, 1962.
    11. J. C. Vickerman; I. S. Gilmore, Surface Analysis: The Principal Techniques; John Wiley & Sons, 2011.
    12. 張沛騰. 2-氟乙醇及1,4-Dioxane在Cu(100)表面上的熱反應與吸附位向的研究. 國立成功大學, 台南市, 2003.
    13. B. A. Sexton, Surface Science, 88, 299-318, 1979.
    14. J. Andrew; D. Mottaram, Flavor Science: Recent Developments. Woodhead Publishing, Great Britain: 1996.
    15. B. A. Sexton, Surface Science, 1979, 88, 299-318.
    16. NIST Mass Spectrometry Data Center, William E. Wallace, director
    17. L. Guo; W. Fang, Spectroscopy and Spectral Analysis, 34, 2994-2998, 2014.
    18. F. Hegelund, R.W. Larsen, M.H. Palmer, J. Mol. Spectrosc., 2007, 244, 63-78
    19. J. Pritchard,; T. Catterick,; R.K.Gupta, Surface Science, 1979, 53, 1-20.
    20. Y.-H. Lai; C.-T. Yeh; S.-H. Cheng; P. Liao; W.-H. Hung, J. Phys. Chem. B, 2002, 106, 5438
    21. M. Santa, R. Posner, G. Grundmeier, J. Electroanalyt. Chem., 2010, 643, 94-101.
    22. F. Eberle, M. Kayser, D. M. Kolb, M. Saitner, H.-G. Boyen, M. D’Olieslaeger, D. Mayer, A. Wirth, Langmuir, 2010, 26, 7, 4738-4742.
    23. K. T. Queeney; C. R. Arumaimayagam; M. K. Weldon; C. M. Friend; N. Q. Blumberg, J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 3896.
    24. Q. Ma; H. Guo; R. G. Gordon; F. Zaera, Chem. Mater, 2011, 23, 14, 3325-3334.
    25. B. A. Sexton; A. E. Hughes, Surf. Sci., 1984, 140, 227
    26. R. Brosseau; M. R. Brustein; T. H. Ellis, Surface Science, 294, 243-250, 1993.
    27. T. Sueyoshi; T. Sasaki; Y. Iwasawa, J. Phys. Chem. B, 101, 4648-4655, 1997.
    28. B. Hagman, Structure and reactivity of surface oxides on Cu(100), 2016.
    29. P. R. Davies; J. M. Keel, Surf. Sci., 2000, 469, 204-213.
    30. J.-J. Shih; K.-H. Kuo; C.-M. Yang; J.-L. Lin; L.-J. Fan; Y.-W. Yang, Surf. Sci., 2008, 602, 3266-3271.
    31. G. Galeotti; F. De Marchi; T. Taerum; L. V. Besteiro; M. El Garah; J. Lipton-Duffin; M. Ebrahimi; D. F. Perepichka; F. Rosei, Chem. Sci., 2019, 10, 5167.
    32. D. G. Castner; K. Hinds; D. W. Grainger, Langmuir, 1996, 12, 5083-5086.
    33. C. Wöckel; A. Eilert; M. Welke; M. Schöppke; H.-P. Steinrück; R. Denecke, J. Chem. Phys. , 2016, 144, 014702.
    34. G. Herceg; M. Trenary, J. Phys. Chem. B, 2005, 109, 17560–17566.
    35. C. J. Weststrate; J. W. Bakker; E. D. L. Rienks; C. P. Vinod; A. V. Matveev; V. V. Gorodetskiic; B. E. Nieuwenhuysab, Journal of Catalysis, 2006, 242, 1, 184-194.

    下載圖示 校內：2024-08-01公開
    校外：2024-08-01公開
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