电子束敏感材料的原子尺度结构研究

• 作者: 熊昊 申博渊 陈晓 魏飞
• 来源期刊: 高等学校化学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 透射电子显微镜 积分差分相位衬度 金属有机骨架 分子筛
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 所属期刊栏目: 结构表征和理论计算
• 页码范围: 133-147
• 页数: 15页
• 分类号: O766+.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.7503/cjcu20200548

摘要

分子筛和金属有机骨架(MOF)材料以其独特的孔道和骨架结构在催化、储能、干燥及净化和吸附分离等领域有着广泛应用,对其结构的原子尺度表征对于深入理解其构效关系具有重要意义.但其大孔道结构和有机骨架使得它们对电子束辐照极为敏感,在常规透射电镜成像模式下结构会很快被破坏变为非晶,从而无法获得孔道和骨架的原子排列信息.最近发展起来的基于积分差分相位衬度扫描透射电子显微(iDPC-STEM)技术在电子敏感材料和轻元素组分成像方面展现出明显优势,使得对多孔骨架材料及烃池物种的表征成为了可能.本文综述了本课题组近期利用该技术对分子筛和MOF材料原子尺度结构方面的研究.将iDPC-STEM技术应用到ZSM-5分子筛催化剂中,实现了对该分子筛的原子级骨架结构的成像分析.在MOF体系中,利用该技术观察到MIL-101骨架内部有机连接体与金属节点的配位方式,在此基础上解析了MIL-101结构中有机配体的连接和金属节点的苯环结构,并观察了MOF的原子级表面、界面和缺陷等局域结构特征.最后对iDPC-STEM技术在原子尺度成像方面的应用潜力进行了总结与展望.