計算機在高分子研究中的應用賀金梅碩士課程高分子材料教研室第二節

XPS分峰軟件在高分子研究中的應用

XPS分析可提供表面所存在的所有元素（除H和He外）的定性和定量信息定性分析定量分析元素組成鑒別（全譜掃描）化學態分析（窄區掃描）各元素含量（全譜掃描）各官能團含量（窄區掃描）§2.1XPS概述

XPS：

X-rayPhotoelectronSpectroscopy,X-射線光電子能譜，簡稱XPSElectronSpectroscopyforChemicalAnalysis,簡稱ESCA

基本原理：Eb

=hv-

Ek-W

表面分析：§2.2化學態分析

化學位移：對于某一給定原子，準確的內能級結合能將由于局部成鍵作用而有所改變，即由于原子成鍵狀況而產生結合能位移或“化學”位移。

為什么要分峰？

化學位移的一般規律：由于任何核外電子電荷分布的變化都會影響內層電子的屏蔽作用，當外層電子密度減小時，屏蔽作用減弱，內層電子的結合能增加，反之結合能將減小。

幾種常見元素的化學位移值：C1s結合能(eV)O1s結合能(eV)S2p結合能(eV)C-CC-H284.6O=C531.2S-Ag160.9O-H531.7-C-S-Ag161.9C-N285.7O-Si531.9S-Cu161.9C-O（醇或醚）286.1O-C532.5-C-S-Cu162.6C=O（醛或酮）287.4O=C-O533.3RSH163.8O-C=O(酸或酯)288.6C-F291.6即：原子的化學位移隨與之成鍵的原子的電負性的增大而增大。§2.3

XPS分峰擬合技術在聚合物研究中的應用簡單的均聚物共聚物交聯高聚物共混高聚物此外，粘結、吸附、高聚物降解、高聚物添加劑的擴散、高聚物表面化學改性、等離子體和電暈放電表面改性以及復合材料等等方面的應用1.EMA共聚物的表面表征EMA共聚物的組成為：表面結構（結晶相和無定型相在表面上的分布、組成和取向）表面性質應用（粘著性、密封性、浸潤性、可印染性和粘合力）膠片和膠粘劑XPS分析

含23.4%（質量百分數）丙烯酸甲酯的EMA共聚物熱壓薄膜表面的XPS譜圖（出射角為45°）

C1s分峰擬合譜O1s分峰擬合譜2.PTFE聚合物的表面改性

聚四氟乙烯（PTFE）超細顆粒具有優異的化學穩定性和機械性能，在機械、紡織、航空、電子等領域有廣泛的應用。PTFE超細顆粒表面潤濕性極差，難與其它材料結合，因此其應用受到一定限制，超細顆粒表面活化及接枝改性是拓展其應用領域的重要途徑之一。0.15mol/L鈉萘絡合物腐蝕液活化6min后PTFE顆粒的

XPS譜圖經0.15mol/L鈉萘絡合物腐蝕液活化6min并接枝24h后PTFE超細顆粒的

XPS譜圖C1s分峰擬合譜3.聚合物復合材料增強體的表面表征以碳纖維增強環氧(CF/Epoxy)復合材料為例。采用表面鍍銀的碳纖維作為基底，分別進行三類有機化合物的分子自組裝，并分別對S元素的XPS譜圖進行分峰分析，判斷分子在銀表面的吸附狀態。

取代烷基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附

芳基硫醇化合物在鍍銀碳纖維上的吸附

芳雜環硫醇化合物在鍍銀碳纖維表面上的吸附不同鏈長的取代烷基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附結構示意圖

取代烷基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附

取代烷基硫醇的XPS譜圖S2p分峰擬合譜HTPATP芳基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附取向示意圖

芳基硫醇在鍍銀碳纖維上的吸附芳基硫醇的XPS譜圖S2p分峰擬合譜

芳雜環硫醇在鍍銀碳纖維表面上的吸附

MBT的XPS譜圖2-巰基苯并噻唑的化學結構模型圖S2p分峰擬合譜§2.4

XPS分峰軟件的分峰步驟幾種常用的XPS分峰軟件：

Origin數據處理軟件

XPSpeak分峰軟件

Grams/32AI分峰軟件（特點：操作方便，簡單易學）分峰基本原理：利用高斯函數（Gaussian函數）

請將系統時間改回1998年Grams/32AI軟件的分峰步驟1、轉換數據格式：將原始數據在紅外光譜軟件里打開，對原始譜圖先進行基線校正和平滑處理，然后將原始數據格式轉換成分峰軟件所需格式*.spc2、打開GRAMS/32AI，引入數據：點File---opentrace，引入所存數據，則出現相應的XPS譜圖。3、打開分峰窗口：點Applications---AdvancedProcessing---PeakFitting，彈出窗口“PeakFittingOptions”。4、選擇分峰區域：手動，在圖形窗口的兩邊移動藍色的框，確定結合能的起始和終點位置。5、設定參數：在分峰窗口的Find---Function里選擇擬合函數，一般選擇

Gaussian，即高斯函數。6、選峰和擬合：首先觀察好峰形，確定峰的個數和峰的大致位置，用鼠標右鍵單擊選峰的位置，然后點“Iterate”里的“Run”，進行擬合，觀察擬合后總峰與原始峰的重合情況，如不好，可以多次點“Run”。7、參數查看：擬合完成后，點“PKParameters”，看每個峰的參數，通過峰面積可計算此元素在不同峰位的化學態的含量比8、數據輸出：點“Options”的“OutputDataFiles”，則將擬合好的數據存盤，然后在Origin中作出擬合后的圖。注意：需要將擬合峰分別加上bas