[發(fā)明專利]一種掃描化學(xué)反應(yīng)顯微成像的方法及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911130005.5
• 申請(qǐng)日: 2019-11-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112816739A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 傅強(qiáng);譚大力;包信和
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所
• 主分類號(hào): G01Q60/00
• 分類號(hào): G01Q60/00;G01Q10/04;G01N27/64
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 毛薇;李馨

本發(fā)明公開(kāi)了一種掃描化學(xué)反應(yīng)顯微成像的方法及應(yīng)用，屬于材料測(cè)試儀器技術(shù)領(lǐng)域。利用可以精確掃描和定位的中空納米探針進(jìn)行樣品表面化學(xué)反應(yīng)物種的微區(qū)采樣，結(jié)合采樣物種的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移和高靈敏質(zhì)譜探測(cè)分析，實(shí)現(xiàn)固體表面化學(xué)反應(yīng)性能的顯微成像研究。該系統(tǒng)包括中空納米探針精確定位和掃描功能、中空納米探針的微區(qū)采樣功能、微區(qū)采樣的精準(zhǔn)轉(zhuǎn)移功能、高效和高選擇性采樣物種的電離功能、高靈敏和高分辨離子分析和探測(cè)功能、樣品表面環(huán)境和反應(yīng)氣氛控制功能。這是一種對(duì)表面化學(xué)反應(yīng)物種包括原子、分子、自由基等在表面X、Y、Z三個(gè)維度上的分布進(jìn)行空間分辨探測(cè)的方法，實(shí)現(xiàn)具備幾百到幾十納米分辨的表面或界面化學(xué)反應(yīng)性能的顯微成像功能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種掃描化學(xué)反應(yīng)顯微成像的方法及應(yīng)用，屬于材料測(cè)試儀器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

對(duì)能源化學(xué)和多相催化本質(zhì)的理解及其過(guò)程的調(diào)控需要面對(duì)以下兩個(gè)方面的挑戰(zhàn)：1)能夠?qū)μ幱诠ぷ鳡顟B(tài)的能源材料和固體催化劑的表界面結(jié)構(gòu)進(jìn)行原位動(dòng)態(tài)和高分辨表征；2)能夠?qū)腆w表面上生成的產(chǎn)物分子和反應(yīng)中間體(例如自由基)在該表面X、Y、Z三個(gè)維度上的分布進(jìn)行高分辨和高靈敏的探測(cè)。固體催化劑的活性表界面結(jié)構(gòu)具有納米尺度、動(dòng)態(tài)變化等特征，因此催化劑結(jié)構(gòu)的原位動(dòng)態(tài)表征迫切需要在高空間分辨狀態(tài)下進(jìn)行(R.Angew.Chem.Int.Ed.2015,54,3465；G.Ertl,Angew.Chem.Int.Ed.2008,47,3524.)。事實(shí)上能源材料和催化劑的表界面表征在過(guò)去幾十年已經(jīng)取得許多重大進(jìn)展。例如，掃描探針顯微鏡(Scanning Probe Microscope/SPM)和電子顯微鏡(ElectronMicroscopy/EM)等技術(shù)能夠在納米甚至原子尺度上揭示處于工作狀態(tài)下的催化劑的活性結(jié)構(gòu)(P.Jiang P,et al.,Acc.Chem.Res.2015,48,1524)。對(duì)于活性結(jié)構(gòu)表面上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)所涉及到的反應(yīng)物物種和生成物物種(包括原子、分子、自由基等)的探測(cè)當(dāng)前多采用色譜、質(zhì)譜等方法；這些檢測(cè)分析過(guò)程仍然是在宏觀尺度和統(tǒng)計(jì)平均的水平上(Ensemble-averaged)進(jìn)行，因此對(duì)于反應(yīng)性能的表征還遠(yuǎn)不具備空間分辨的能力。而在能源化學(xué)和催化研究中只有將表界面活性結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和該活性結(jié)構(gòu)上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)性能直接關(guān)聯(lián)起來(lái)才能從本質(zhì)上理解能源轉(zhuǎn)化和催化作用本質(zhì)，因此對(duì)能源轉(zhuǎn)化和催化等表面上發(fā)生的重要化學(xué)反應(yīng)性能的表征也迫切需要實(shí)現(xiàn)空間分辨。