【摘要】 研究发现，根据乙烯的反应温度和晶体中溶解碳的存在，可以形成二维平坦的石墨岛和弯曲的富勒烯碳结构或纳米管。假设岛的大小和曲率取决于单晶表面上阶地的大小。

用X射线光电子能谱研究乙烯与铂(111)单晶表面的相互作用。研究发现，根据乙烯的反应温度和晶体中溶解碳的存在，可以形成二维平坦的石墨岛和弯曲的富勒烯碳结构或纳米管。假设岛的大小和曲率取决于单晶表面上阶地的大小。通过XPS 数据可靠地表明，在 900–1350 K 的温度范围和 10–10– 10–2 Torr 的乙烯压力范围内，乙烯与铂的光滑紧密堆积 (111) 表面相互作用，导致形成sp2杂化状态的碳聚集体。在 1200–1350 K 范围内观察到结构重排；由于这种重排，扁平石墨状碳结构发生变形并变得类似于纳米管结构（或富勒烯）。换句话说，扁平石墨结构层改变为与扁平石墨晶格的扭曲相关的另一种结构状态。该结果与已发表的数据一致[1, 2]。从实验结果中得出简短的结论。首先，碳消除数据表明乙烯的低温分解导致不连续石墨膜的形成。该值是沿周边排列的原子数量与岛内原子数量之间的比率。该拓扑化学过程的特点是 S 形动力学曲线。定量数据分析也得出了岛的特征，根据该数据，在低温暴露于乙烯的情况下，没有实现碳的单层覆盖。因此，岛屿之间的一些铂金表面区域仍然是空的。其次，实验数据表明，只有在乙烯中的晶体在缓慢冷却至 T < 1100 K 的过程中预热到高于 1200 K 的温度后，平坦的石墨岛才会弯曲。也就是说，弯曲需要溶解在铂块中的碳的偏析。 Hamilton 和 Blakely [3] 发现，在 T > 1000–1100 K 时，碳会以可检测的速率扩散到铂块中。因此，预热的效果在于使铂与溶解的碳产生足够强烈的碳化。在这种情况下，处理温度越高，在乙烯作为碳源的存在下溶解越强烈。冷却时，发生偏析，这是扩散的逆过程。偏析取决于温度和本体中的碳浓度。碳的体积浓度越高，给定温度下的平衡表面覆盖率越高。测试系统的这种行为在我们的实验中观察到并在之前报告过[3]。因此，石墨岛的弯曲是由于气相乙烯存在下的偏析造成的。这种分离促进碳原子从本体逸出到表面

[1]. Rut’kov, E.V., Tontegode, A.Ya., and Usufov, M.M.,

Phys. Rev. Lett., 1995, vol. 74, no. 5, p. 758.

[2]. Gall, N.R., Rut’kov, E.V., Tontegode, A.Ya., and Usufov, M.M., Synth. Met., 1998, vol. 97, p. 171.

[3]. Hamilton, J.C. and Blakely, J.M., Surf. Sci., 1980,

vol. 64, no. 1, p. 157.

 

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