热脱附谱英文解释翻译、热脱附谱的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 TDS; thermal desorption spectrum
分词翻译:
热脱附的英语翻译:
【化】 thermal desorption
谱的英语翻译:
chart; compose; music; register; table
【医】 spectrum
专业解析
热脱附谱(Thermal Desorption Spectroscopy, TDS)的详细解释(汉英词典角度)
热脱附谱(英文:Thermal Desorption Spectroscopy, 缩写:TDS),是一种重要的表面科学技术和分析方法,主要用于研究材料(尤其是固体表面)吸附的原子、分子或基团的种类、数量、结合状态以及脱附动力学过程。
核心原理与过程:
- 程序升温脱附: 将被测样品(通常预先吸附了特定气体或蒸汽)置于超高真空环境中,以可控的线性速率(如每秒几开尔文)进行程序升温加热。
- 脱附与检测: 随着温度升高,吸附在样品表面的物质因获得足够能量而克服吸附势垒,从表面脱附(解吸)出来。脱附出来的气体分子被引入质谱仪(Mass Spectrometer)或四极杆质谱分析仪(Quadrupole Mass Spectrometer, QMS)进行实时检测。
- 谱图生成: 质谱仪检测特定质荷比(m/z)的离子流强度(代表特定脱附物种的数量)随样品温度的变化。将检测到的离子流强度对温度作图,得到的曲线即为热脱附谱图(TDS Spectrum)。谱图中的峰对应着不同吸附态或不同吸附位点上物质的脱附过程。
关键信息解读:
- 峰位置(温度): 脱附峰出现的温度(称为脱附峰温)与吸附质-基底之间的结合能(吸附能)密切相关。结合能越高,脱附所需的温度也越高。因此,峰温是表征吸附键强度的关键参数。
- 峰面积: 脱附峰下的面积与脱附的物质量(即初始吸附量)成正比,可用于定量分析表面覆盖度。
- 峰形: 峰的宽度和形状反映了脱附过程的动力学信息,如脱附反应的级数、是否存在吸附物种之间的相互作用、脱附过程的活化能分布等。例如,一级脱附动力学通常表现为不对称峰,而二级动力学可能表现为对称峰。
- 峰的数量: 多个脱附峰通常表明存在多种不同吸附态或不同吸附位点的物质。
主要应用领域:
- 表面化学研究: 表征气体分子在金属、半导体、氧化物等表面的吸附态、吸附强度、覆盖度以及表面反应(如催化反应中间体)。
- 材料科学: 研究材料的表面清洁度、杂质含量、氢脆现象(金属中氢的吸附与脱附)、薄膜材料的界面特性。
- 催化研究: 确定催化剂表面的活性位点性质、反应物和产物的吸附/脱附行为,是研究催化机理的重要手段。
- 真空技术: 评估真空系统材料的放气率(Outgassing)特性。
- 环境科学: 分析土壤、沉积物等环境样品中有机污染物的吸附与释放行为。
热脱附谱(TDS)通过精确控制温度并实时检测脱附物种,提供了一种强大的方法来“指纹识别”材料表面的吸附物种及其吸附状态。其核心价值在于能够揭示吸附质的种类(通过质荷比m/z识别)、数量(通过峰面积)、结合强度(通过峰温)以及脱附动力学(通过峰形)等关键信息,是表面科学和材料表征不可或缺的工具。
参考资料:
- 《英汉材料词汇》(科学出版社)对“热脱附谱”词条的定义及原理说明。
- 美国国家标准与技术研究院(NIST)表面分析数据库关于热脱附谱技术原理与应用的技术文档。
- 《表面分析》(Surface Analysis)期刊中关于TDS在催化研究中的应用综述论文。
- 中国材料研究学会(C-MRS)发布的材料表征技术报告中关于热脱谱的部分。
网络扩展解释
热脱附谱(Thermal Desorption Spectrum,TDS)是一种通过加热材料并分析脱附物质特性来研究材料表面或内部吸附、释放行为的分析方法。以下是详细解释:
1.基本定义
热脱附谱是通过对材料进行程序升温,测量其释放的气体或挥发性物质(如氢同位素、氦、有机物等)的质谱信号随温度变化的曲线。其核心原理是不同吸附状态的物质在特定温度下脱附,形成特征峰,用于表征材料的吸附-脱附动力学特性。
2.工作原理
- 脱附动力学:脱附速度遵循Arrhenius方程,即与温度(T)和表面吸附粒子浓度(N)相关,公式为:
$$
text{脱附速度} = k_0 N^m e^{-E_d/(RT)}
$$
其中,$E_d$为脱附活化能,$m$为脱附级数,$k_0$为指前因子。
- 谱图特征:通过质谱仪记录脱附气体的分压变化,形成质谱信号-温度曲线。不同吸附位点或结合状态的物质会在特定温度区间出现脱附峰。
3.关键应用领域
- 材料科学:研究核聚变材料(如氚增殖材料、阻氚涂层)中氢同位素的渗透、扩散与释放行为。
- 环境工程:分析污染土壤中有机物和金属汞的热脱附特性,指导污染修复工艺。
- 表面化学:区分材料表面不同吸附状态(如物理吸附与化学吸附)的分子或原子。
4.技术优势
- 高灵敏度:可检测低浓度物质(如ppb级),常用于气相色谱的前处理步骤。
- 动态分析:通过升温速率调控,可揭示吸附过程的活化能等动力学参数。
5.实验装置
典型系统包括:
- 加热单元:程序控温的热脱附室。
- 检测单元:质谱仪或气相色谱仪,用于分析脱附气体成分。
- 真空系统:减少背景干扰,提高检测精度。
通过热脱附谱,研究者能够定量分析材料的吸附容量、结合能及脱附机制,为材料设计和环境治理提供关键数据支持。
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