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符号 1

第一章 引言 6

1.1 表面态和表面位置 6

1.1.1 表面的化学描述和电子描述的比较 6

3.2.2 能量损失谱(ELS) 8

1.1.2 在能带图上表示表面态 9

1.1.3 在表面态模型中的Fermi能级 10

1.1.4 表面位置模型和表面态模型的应用范围 11

1.2 外来物质与固体表面成键 12

1.2.1 相互作用类型 12

1.2.2 化学键 15

1.2.3 固体上的酸性和碱性表面位置 18

1.2.4 吸附质在各种类型固体上成键 21

1.2.5 表面原子的运动：弛豫、重建和重新定位 22

1.2.6 吸附质-固体络合物的电子能级(表面态) 23

1.3 离子型固体上的表面水合 24

1.4 表面不均匀性 26

参考文献 29

第二章 空间电荷效应 31

2.1 概述 31

2.1.1 含有两个平面片电荷的双电层 34

2.1.2 由固定的离子引起的空间电荷：耗尽层 35

2.1.3 能带图中的双电层，钉住的Fermi能级 37

2.2 具有活性表面粒子的空间电荷效应 40

2.2.1 累积层 42

2.2.2 反型层 43

2.3 电子及空穴在固体与其表面之间的转移 44

2.3.1 俘获或注入电子和空穴的基本物理模型 45

2.3.2 表面势垒有大的改变时电子和空穴的转移 49

2.3.3 在极性介质中电荷向表面粒子转移：涨落能级机理 51

参考文献 59

第三章 实验方法 60

3.1 以电学和光学技术为基础的表面测定法 61

3.1.1 功函数 61

3.1.2 表面电导 62

3.1.3 电反射 64

3.1.4 场效应 65

3.1.5 表面光电压 66

3.1.6 双电层电容 68

3.1.7 沟道测量 70

3.1.8 粉末电导 71

3.1.9 椭偏光测量 72

3.2 表面光谱 74

3.1.10 其他电学和光学测量法 74

3.2.1 紫外光电子能谱(UPS) 75

3.2.3 软X射线出现电势谱(SXAPS) 81

3.2.4 场发射(FEM) 82

3.2.5 场离子显微境(FIM) 84

3.2.6 离子中和谱(INS) 85

3.2.7 低能电子衍射(LEED) 86

3.2.8 测定表面化学组成的方法 88

3.2.9 入射粒子束引起化学反应的研究 91

3.3 化学方法 93

3.3.1 红外吸收 93

3.3.2 程序升温脱附 95

3.3.3 气体酸、碱或指示剂的吸附 96

参考文献 98

第四章 没有吸附质的表面 104

4.1 引言 104

4.1.1 固体的分类 104

4.1.2 清洁表面的制备 106

4.2.1 量子力学模型 108

4.2 理论模型 108

4.2.2 半经典模型：离子固体的Madelung模型 118

4.2.3 共享电子对模型：Lewis位置和Brφnsted位置 122

4.2.4 各种表面态及位置的比较 126

4.3 对无吸附质离子固体的测量 130

4.3.1 离子固体的重建 130

4.3.2 对离子固体的物理测量 131

4.3.3 对离子固体的化学测量 137

4.4.1 共价固体和金属固体的重建 145

4.4 对无吸附质共价固体或金属固体的测量 145

4.4.2 对共价固体内禀表面态的电测量 147

4.4.3 表面光谱测量 151

参考文献 155

第五章 外来物质在固体表面上成键 160

5.1 在成键情况下的重建和重新定位 160

5.2 成键的半经典模型-表面分子 162

5.2.1 表面分子模型与刚性能带模型的比较 162

5.2.2 吸附质与共价固体或金属固体成键 165

5.2.3 吸附质与离子型固体成键 171

5.2.4 多层吸附：新相的发展 174

5.3 吸附质-固体键的各种量子模型 177

5.3.1 固态理论：半无限晶体 178

5.3.2 簇模型 178

5.3.3 相互作用的表面分子(典型的Hamilton分析) 180

5.3.4 其他量子力学模型 184

5.3.5 评论 184

5.4 在共价或金属固体上吸附质表面态的测量 185

5.4.1 测量中的屏蔽位移和其他不准确性 185

5.4.2 键角 188

5.4.3 吸附质-吸附剂键的表面态能级 189

5.5 表面态化学 194

5.5.1 与成键相关联的表面态能级的改变 194

5.5.2 极性介质或共吸附质对表面态能量的影响 197

5.5.3 当量大于一的外来吸附质所引起的表面态 199

5.6 表面态能带的形成 202

参考文献 204

第六章 固体表面上的不挥发外来添加剂 208

6.1 概述 208

6.2 添加剂的分散度 209

6.2.1 分散添加剂的技术 209

6.2.2 分散度的测量 211

6.2.3 分散粒子的聚结：吸附质的表面扩散 212

6.3 原子簇，分子和固体之间的过渡 214

6.4 用添加剂控制表面性质 218

6.4.1 理论讨论 218

6.4.2 添加剂效应的观察 223

6.5 真实表面 232

参考文献 234

7.1 吸附等温线和吸附等压线 238

7.1.1 物理吸附 238

第七章 吸附 238

7.1.2 吸附热和吸附活化能，不可逆化学吸附 242

7.1.3 吸附质超结构 250

7.2 半导体上的离子吸附 253

7.2.1 吸附粒子表面态的描述 253

7.2.2 离子吸附的观测 260

7.3 定域键吸附 268

7.3.1 在离子型固体上的吸附 269

7.3.2 在铂上的吸附 275

参考文献 279

8.1 引言 283

第八章 固-液界面 283

8.2 理论 285

8.2.1 电化学测量中的双电层和电势 285

8.2.2 固体和溶液中离子之间的电荷转移 289

8.2.3 相对于带边的表面粒子的能级 294

8.3 半导体电极的观测 296

8.3.1 测量方法 296

8.3.2 自由基的产生(电流倍增) 299

8.3.3 能级和带边的测量 302

8.3.4 其他的电荷转移测量，俘获截面 307

8.4 固-液界面与固-气界面的比较 317

参考文献 318

第九章 半导体表面的光效应 322

9.1 概述 322

9.2 简单的空穴-电子复合 324

9.2.1 理论 324

9.2.2 实验结果 326

9.3 光吸附和光脱附 329

9.3.1 理论 329

9.3.2 光吸附和光脱附的实验观察 334

9.4 光催化作用 338

9.4.1 吸附物的光分解 339

9.4.2 光激催化反应 340

9.5 用光子直接激发表面态 343

参考文献 346

第十章 多相催化中的表面位置 350

10.1 一般概念 350

10.1.1 催化剂的作用 350

10.1.2 多相催化中的某些关联 351

10.2 涉及台阶和其他几何因素的表面位置 354

10.3 催化反应中酸性位置和碱性位置的作用 356

10.4 与配位不饱和的金属和阳离子位置成共价键 358

10.5 在催化氧化作用中的位置 361

10.5.1 引言 361

10.5.2 催化氧化作用中的氧交换位置 364

10.5.3 悬空键作为吸附和电子交换的活性位置 371

10.5.4 作为电子的源和壑的宽带：n型和p型半导体 376

10.6 催化氧化的例子 380

10.6.1 铂 380

10.6.2 部分氧化催化剂：钼酸铋和钼酸铁 382

参考文献 388