グラファイト表面上のアモルファスおよび結晶水の吸着と脱着の反射吸収赤外線分光法と温度プログラム脱着研究

反射吸収吸収赤外線分光法（範囲）および温度プログラム脱着（TPD）は、90 Kの高配向の熱分解グラファイト（HOPG）での水の吸着の詳細な調査を実施するために使用されています。予想通り、カバレッジ。より高い表面温度での実験は、スペクトルのO-Hストレッチ領域の著しい変化を示しており、これはアモルファスから結晶性氷相転移の観察に割り当てることができます。固形水の両方の位相の赤外線署名は、HOPGで決定されており、氷の位相を識別するために使用できます。TPDスペクトルは、結晶氷の多層脱着を示しています。高い曝露では、メインピークの低温側にあるTPDスペクトルに小さなバンプが現れます。これは、結晶相遷移からアモルファスに起因します。水の非常に低い曝露では、水の脱着を2次元および3次元の島と区別し、したがって、HOPG表面の水の成長モードを決定することができます。等温TPD研究も実施されており、水の脱着が完全なゼロオーダー動態に従っていないことを示しています。TPDスペクトルから直接導出された脱着順序は、この観察を確認します。この吸着システムについては、脱着エネルギーと前発足因子も決定されています。

Reflection absorption infrared spectroscopy (RAIRS) and temperature-programmed desorption (TPD) have been used to perform a detailed investigation of the adsorption of water on highly oriented pyrolytic graphite (HOPG) at 90 K. RAIRS shows that water is physisorbed on HOPG at all coverages, as expected. Experiments at higher surface temperatures show marked changes in the O-H stretching region of the spectrum which can be assigned to the observation of the amorphous to crystalline ice phase transition. The infrared signature of both phases of solid water has been determined on HOPG and can be used to identify the phase of the ice. TPD spectra show the desorption of multilayers of crystalline ice. At high exposures a small bump appears in the TPD spectrum, on the low temperature side of the main peak, which is attributed to the amorphous to crystalline phase transition. At very low exposures of water, it is possible to distinguish the desorption of water from two- and three-dimensional islands and hence to determine the growth mode of water on the HOPG surface. Isothermal TPD studies have also been performed and show that the desorption of water does not obey perfect zero-order kinetics. Desorption orders, derived directly from the TPD spectra, confirm this observation. Desorption energies and preexponential factors have also been determined for this adsorption system.