Toda United Industrial (Zhejiang) Co., Ltd.

تتم مراجعة الوضع الحالي للمعرفة المتعلقة بأسطح الحديد الحديد، المغنتيت (Fe3O4)، ماغميت (γ-Fe2O3)، الهيماتيت (α-Fe2O3)، و وستيت (Fe1-شو). تبدأ الورقة بموجز للتطبيقات حيث تلعب أسطح أكسيد الحديد دورا رئيسيا، بما في ذلك التآكل والحفز والسبينترونيكس والجسيمات النانوية المغناطيسية والطب الحيوي، وتقسيم المياه الكهروكيميائية والمياه الجوفية. ثم يتم عرض الهيكل السائبة والخصائص لفترة وجيزة؛ ويستند كل مركب على شعرية قريبة أنيون معبأة، مع توزيع مختلفة وأكسدة حالة الكاتيونات الحديد في المواقع الخلالي. ويهيمن على كيمياء الخلل السائبة الشواغر الموجبة والخلالي (وليس الشواغر الأكسجين) وهذا يوفر السياق لفهم الأسطح أكسيد الحديد، والتي تمثل خط الجبهة في عمليات الحد والأكسدة. وينتشر الحديد داخل وخارج الجزء الأكبر استجابة للقدرة الكيميائية O2، وتشكيل أحيانا مراحل وسيطة معقدة على السطح. على سبيل المثال، α-Fe2O3 تتبنى السطوح مثل Fe3O4 في الحد من الظروف، و Fe3O4 تتبنى هياكل تشبه Fe1-شو في مزيد من الحد من الظروف لا يزال. ويقال إن هياكل العيب السائبة المعروفة هي نقطة انطلاق ممتازة في بناء نماذج لأسطح أكسيد الحديد.

إن الهيكل الذري للأسطح المنخفضة الفهرس من أكسيد الحديد هو المحور الرئيسي لهذا الاستعراض. Fe3O4 هو الحديد المدروسة الأكثر دراسة في علوم السطح، وذلك أساسا لأن نطاق استقراره يتوافق بشكل جيد مع بيئة فراغ فائقة. بل هو أيضا موصل كهربائي، مما يجعلها مباشرة للدراسة مع أساليب العلوم السطحية الأكثر شيوعا مثل طيفي ضوئي ضوئي (زس، أوبس) والمجهر النفقي المسح (ستم). ويناقش تأثير الأسطح على قياس الخصائص السائبة مثل المغناطيسية، والتحول فيروي والنصف (متوقعة) نصف المعادن.

أفضل فهم سطح الحديد الحديد في الوقت الحاضر هو على الأرجح Fe3O4 (100)؛ ومن المعروف أن هيكل مع درجة عالية من الدقة والعيوب الرئيسية والخصائص وتتميز بشكل جيد. وهناك عامل رئيسي في هذا هو أن إنهاء في الطائرة فيوكت-O يمكن أن تكون أعدت بشكل متكرر من قبل مجموعة متنوعة من الأساليب، طالما يتم صلب السطح في 10-7-10-5 مليبار O2 في المرحلة النهائية من الإعداد. مثل هذا الإعداد المباشر لإنهاء أحادي الطور عموما ليس هو الحال بالنسبة لأسطح أكسيد الحديد. وتشير جميع الأدلة المتاحة إلى إعادة دراسة (√2 × √2) R45 ° إعادة الإعمار النتائج من إعادة ترتيب شعرية الموجبة في الخلية وحدة الأبعد الذي يتم استبدال اثنين من الكاتيونات ثماني السطوح واحد الخلالي رباعي السطوح، المعروف كوتش-كوهين العيوب في Fe1-شو. نتائج نقص الموجبة الموجبة في Fe11O16 الكيمياء المتكافئة، والذي يتماشى مع القدرة الكيميائية في فراغ فائقة (أوف)، والتي هي قريبة من الحدود بين مراحل Fe3O4 و Fe2O3.

كما أن سطح Fe3O4 (111) يدرس كثيرا، ولكن اثنين من الانهيارات السطحية المختلفة موجودة بالقرب من الطاقة ويمكن أن تتعايش، مما يجعل إعداد العينات وتفسير البيانات صعبا إلى حد ما. كل من Fe3O4 (100) و Fe3O4 (111) السطوح تظهر إنهاء الحديد الغنية كما يصبح سيلفيدج العينة مخفضة. إن سطح Fe3O4 (110) يشكل إعادة إعمار أحادية البعد (1 × 3) مرتبطة ب نانوفاسيتينغ، مما يعرض سطح Fe3O4 (111) الأكثر استقرارا. α-Fe2O3 (0001) هو سطح الهيماتيت الأكثر دراستها، ولكن الصعوبات في إعداد الأسطح المتكافئة تحت ظروف الفائق قد أعاقت تحديد نهائي للهيكل. هناك أدلة على ما لا يقل عن ثلاثة إنهاءات: إنهاء يشبه الجزء الأكبر على مستوى الأكسجين، وإنهاء مع نصف طبقة الموجبة، وإنهاء مع مجموعات فيريل. عندما يتم تقليل السطح يتم تشكيل ما يسمى بنية "ثنائية الطور"، والتي تتحول في نهاية المطاف إلى إنهاء مثل Fe3O4 (111). بنية السطح ثنائي الطور مثيرة للجدل. تم تحدي مؤخرا نموذجا مقبولا إلى حد كبير من التعايش Fe1-شو و α-Fe2O3 (0001) الجزر واقترح هيكل جديد على أساس طبقة رقيقة من Fe3O4 (111) على α-Fe2O3 (0001). وتناقش مزايا النماذج المتنافسة. ويوصى سطح α-Fe2O3 (11¯02) "R- قطع" باعتباره فرصة ممتازة للدراسة في المستقبل نظرا لسهولة واضحة من التحضير وانتشاره في المواد النانوية.

في المقاطع الأخيرة تتم مراجعة الأدبيات المتعلقة بالامتصاص على أكسيد الحديد. أولا، تمت مناقشة امتزاز الجزيئات (H2 و H2O و كو و CO2 و O2 و هكوه و CH3OH و CCl4 و CH3I و C6H6 و SO2 و H2S و إيثيل بنزين والستايرين و Alq3)، وتبذل محاولة لربط هذه المعلومات إلى التفاعلات التي يتم فيها استخدام أكسيد الحديد كمحفز (تحويل غاز الماء، فيشر-تروبش، إزالة الهيدروجين من إيثيل بنزين إلى الستايرين) أو محفز يدعم (أكسدة كو). يتم وصف التفاعلات المعروفة لأسطح أكسيد الحديد مع المعادن، ويظهر أن السلوك يحدد ما إذا كان المعدن يشكل مرحلة ثلاثية مستقرة مع أكسيد الحديد. تلك التي لا، (مثل الاتحاد الافريقي، حزب العمال، حج، بد) يفضلون تشكيل جسيمات ثلاثية الأبعاد، في حين أن الباقي (ني، كو، من، كر، V، سو، تي، زر، سن، لي، K، نا ، كا، رب، كس، مغ، كا) دمج داخل شعرية أكسيد. إن ميزان درجة حرارة التأسيس مع حرارة تشكيل أكسيد المعادن الأكثر استقرارا. يتم بذل جهد خاص للتأكيد على الآليات المسؤولة عن الاستقرار الحراري استثنائية من أداتومز المعادن معزولة على السطوح Fe3O4، والتطبيق المحتمل لهذا النظام النموذجي لفهم الحفز الذرة واحدة وحفز العنقودية نانو الفرعية. وينتهي الاستعراض بموجز موجز، ويتم تقديم منظور بما في ذلك خطوط مثيرة من البحوث المستقبلية.

هذه المقالة تأتي من تحرير سسينسيديركت صدر