GB∕T 33498-2017 表面化学分析 纳米结构材料表征 GB∕T33498-2017 标准压缩包解压密码：www.bzxz.net

ICS71.040.40
中华人民共和国国家标准
GB/T33498—2017/IS0/TR14187:2011表面化学分析
纳米结构材料表征
Surface chemical analysis-Characterization of nanostructured materials(ISO/TR14187:2011.IDT)
2017-02-28发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-01-01实施
规范性引用文件
3术语、定义、符号和缩略语
3.1术语和定义
3.2符号和缩略语
4纳米结构材料的表面分析表征
电子能谱（AES和XPS）
离子束表面分析方法（SIMS和LEIS）4.3
扫描探针显微术
碳纳米结构的表面表征
GB/T33498—2017/ISO/TR14187:201111
5纳米结构材料表征的分析考虑、问题与难题：给分析人员的信息5.1
总体考虑与分析难题.
物理性质·
颗粒的稳定性和损伤：尺寸、表面能量和能量标度会聚的影响·5.4
5.5样品安装和制备
5.6XPS、AES、SIMS和SPM分析纳米结构材料时的特定考虑6纳米结构材料总体表征需求和机遇-参考文献
本标准按照GB/T1.1一2009给出的规则起草GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011本标准使用翻译法等同采用ISO/TR14187：2011《表面化学分析纳米结构材料表征》。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任，本标准由全国微束分析标准化技术委员会（SAC/TC38)提出并归口。本标准起草单位：中国计量科学研究院、中国科学院化学研究所本标准主要起草人：王海、王梅玲、刘芬、宋小平、赵志娟、章小余。GB/T33498—2017/ISO/TR14187：2011引言
随着多种类型的工程纳米材料在许多不同的技术领域发挥着越来越重要的作用，国际组织包括国际标准化组织（ISO）、美国材料与试验协会（ASTM）、国际计量局/物质的量咨询委员会：化学计量(BIPM/CCQM)和经济合作与发展组织（OECD)JI为充分明确所使用材料的固有性质而正致力于确认必须认识的材料关键性质2与测量。材料的大部分都与表面或界面相关，这是任何纳米结构材料（无论颗粒，纤维或其他物体）的固有性质。因此，表面组成与化学已被确定为表征纳米材料时必不可少的一部分化学参数：且现有的许多表面表征技术理所当然地能够或应该经常应用于纳米材料。但是，两个不同的问题限制了传统表面分析技术在纳米科学和纳米科技某些领域的作用。首先，许多技术没有足够的三维空间分辨率，无法满足分析单个纳米结构材料（或者相当于材料组成的变化）的需要。因此，尽管这些技术通常能够提供非常重要的信息，一些研究人员仍不会考虑使用它们。其次，表面分析（和其他）技术经常用于纳米结构材料表征，却没有适当考虑到这些材料会带来一些分析方面的难题或问题这些难题包括纳米颗粒受环境影响而改变性能（包括在真空条件下测量的影响），纳来结构材料随时间变化的特性，颗粒形状对分析结果的影响以及分析过程中的入射辐照（通常为电子X射线或离子）使得纳米材料的结构或组成发生变化的可能性增大。本标准针对这些重要问题提供了很多信息：第一，描述了所能够获得的纳米结构材料的信息种类，包括采用这些标准应用之外分析方法所能够获得的信息种类；第二，分析了利用表面分析技术（和其他常用技术）表征纳米结构材料时通常会遇到的技术难题，以及利用每一技术会遇到的特定难题随着纳米结构材料在研究、开发和商业中的推广应用以及它们在空气和地下水中的自然存在，越来越需要理解纳米结构材料合成时或在特定环境中演变时的性质和性能。纳来结构材料新颖、非同寻常的性质引起了科学家、技术专家和公众的关注。但是，许多材料的惊人性质有时也给分析人员、科学家和产品工程师带来意想不到的分析或表征问题[3~51。具有非同寻常或独特性质的材料会带来潜在的健康和环境问题，因此越来越需要理解这些材料在其整个生命周期中的化学，物理和生物性质。目前已认识到，一些关于纳来颗粒和其他纳米结构材料性质（包括毒性和环境稳定性）的早期报道所依据的表征不充分L6。在某些情况下，纳米结构材料性质的重要表征没有得到尝试或报道7.8}。2006年3月《SmallTimes》杂志刊登了一篇关于一场研讨会的文章，研讨会旨在明确纳米生物技术商业化所面临的障碍[。在这次研讨会上。几个专家报告称：理解纳米颗粒物理和化学性质所需的很多重要物理特性未得到报道、甚至显然经常未得到测量，尤其在颗粒毒性的评估过程中。这篇文章进一步指出，当这些颗粒暴露于其存储或使用环境时，这些颗粒发生的变化尤为重要且通常未被认识。在许多情况下，纳米颗粒表面覆盖有表面活性剂或污染物，这些通常没有得到很好表征，有时没有得到充分确认。这样，结论的有效性可能存在问题。纳米颗粒的表面化学未得到充分表征，这已被确认为一个经常缺乏适当表征的领域[4.8。纳米结构材料的一种定义是，一个物体或结构至少有一个维度的尺度不超过100nm。目前，可能会释放到环境中的纳米物体（颗粒、棒或其他形状）的表征受到广泛关注，同时明确了供毒理研究使用的纳来颗粒所需要的最低表征要求。在计算机（作为传感器）、电池或燃料电池以及众多纳米结构材料的许多其他应用方面，同样需要对纳米材料进行表征。尽管如此，纳米颗粒所需的最低表征要求能够推广到表1所示的许多材料和潜在应用中。各种表面分析方法能够为表1中列举的要素提供信息，它既包括明显的要素（如表面组成和化学）也包括颗粒或组成部分的尺寸，表面杂质的存在，表面功能化的性质（包括酸性）、表面结构/形态、近表面组成的变化（包括横向和深度方向），覆盖层/膜的厚度以及纳米结构/膜的电子性质。表面表征只是目前纳米材料分析需求中的一部分。本标准给出了通过此类分析可以获得的信息IV
GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011（以及通过哪项技术）,并分析了开展这些分析时所面临的一些问题和难题。表1纳米结构材料表征的物理和化学性质性质类别
材料的外观
材料的组成
材料与其周围环境
相互作用的
影响因素
表征工程纳米材料（用于
毒理研究和其他应用)时的
首要考虑因素
物理和化学性质
颗粒、晶粒、膜、结构单元的尺寸以及尺寸分布晶粒、颗粒、膜形态（形状、层状、粗糙度、形貌）聚集状态、团聚（例如，颗粒是否粘在一起）体相组成（包括化学组成和晶体结构）体相纯度（包括杂质量级）
元素、化学和/或相分布（包括表面组成和表面杂质）表面积
表面化学，包括反应性、疏水性表面电荷
稳定性-
材料性质（尤其表面组成、颗粒聚集等）如何随时间（动态稳定性）、存储、处理、制备、运输等发生变化，包括材料的溶解性和溶解时的释放速率环境/介质一—材料性质在不同介质或加工过程中如何变化（环境影响），例如从块体材料转变成在不同生物基体中分散的材料（\规定\的表征项目尤为重要）若可能，材料应尽可能地得到充分表征以解释其功能性性能。对于毒理研究，要求获得与材料使用量（包括质量、表面积和数量浓度等可能的相关剂量指标）相关的响应信息注1：粗体字是本标准描述的表面化学分析能够提供的有用信息，注2：本表改编自参考文献[2]。原始表格中的建议是2008年10月28至29日在美国华盛顿WoodrowWilson国际学者中心举行的研讨会上形成的，该研讨会旨在保证材料在纳米毒理学研究过程中得到适当的表征，网址见http：//characterizationmatters.org。V
1范围
GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011表面化学分析纳米结构材料表征本标准介绍了利用表面分析技术能获得的纳米结构材料的信息种类，并给出一些例子（见第4章）。本标准不仅指出了表征纳米结构材料时的普遍问题或难题，而且指出了使用特定方法时的特有途径或难题（见第5章）。当物体或材料组成部分的尺寸接近几个纳米时，“块体”“表面”和“颗粒”分析之间的差异就变得模糊不清。本标准除明确了表征纳米结构材料时的一些普遍问题外，它重点明确了与纳米结构材料表面化学分析具体相关的问题。本标准涉及多种分析和表征方法，但其重点仍是表面化学分析专业范围内的方法，包括俄歇电子能谱，X射线光电子能谱，二次离子质谱和扫描探针显微术等。纳米颗粒表面性质（如表面电势）的某些类型测量常常是在溶液中进行的，本标准不涉及这部分内容。尽管纳米级厚度薄膜和均勾纳米颗粒集合有很多相似之处，但表征它们面临不同的难题。本标准举例说明了既适用于薄膜又适用于颗粒或纳米物体的表征方法。能确定的性质包括存在的污染、涂层的厚度和加工前后的表面化学性质。除明确能获得的信息种类外，本标准也概括了分析前或分析过程中必须考虑的普遍问题和特定技术问题，包括需确定的信息、稳定性和探针影响、环境影响、样品处理问题和数据的解释。
本标准介绍了使用一系列特定的表面分析方法可获得的纳米材料信息，但这些信息从本质上说不可能是完整的。然而，本标准提供了重要的途径、思路和问题，同时提供了很多参考文献以便于根据需要对这些问题进行更深人的分析研究2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。ISO18115-1表面化学分析词汇第1部分：通用术语和谱学术语（Surfacechemicalanalysis-Vocabulary-Part 1:General terms and terms used in spectroscopy)ISO18115-2表面化学分析词汇第2部分：扫描探针显微学术语（Surfacechemicalanalysis-Vocabulary-Part 2:Terms used in scanning-probe microscopy)3术语、定义、符号和缩略语
3.1术语和定义
ISO18115-1和ISO18115-2界定的术语和定义适用于本文件。3.2符号和缩略语
下列符号和缩略语适用于本文件。AES：俄歇电子能谱（Augerelectronspectroscopy）APT：原子探针断层分析（atomprobetomography）AFM：原子力显微术（atomicforcemicroscopy）ARXPS：变角X射线光电子能谱（angleresolvedX-rayphotoelectronspectroscopy）1
GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011CNT：碳纳米管（carbonnanotube）CVD：化学气相沉积（chemicalvapourdeposition）dSIMS：动态二次离子质谱（dynamicsecondaryionmassspectrometry）EI-MS：电子电离质谱（electronionizationmassspectrometry）EPMA：电子探针显微分析（electronprobemicro-analysis）ESCA：化学分析用电子能谱，即XPS(electronspectroscopyforchemicalanalysis，sameasXPS)G-SIMS：静态二次离子质谱的一种变体，用于获取分子团信息（gentlesecondaryionmassspectrometry a variant of static SIMS to extract information about molecular groups)HRLEIS：高分辨低能离子散射（highresolutionlowenergyionscattering）ICP-MS：电感耦合等离子体质谱（inductivelycoupledplasmamassspectrometry）IMFP：非弹性平均自由程（inelasticmeanfreepath）IRS：红外光谱（InfraredSpectroscopy）ISS：离子散射谱（ionscatteringspectroscopy）LED：发光二极管（lightemittingdiode）LEIS：低能离子散射（lowenergyionscattering）LRS：激光拉曼光谱（laserRamanspectroscopy）MultiQuant：XPS数据定量分析的一种谱图评估程序（aspectrumevaluationprogramforquantitativeevaluation of XPS data)MWCNT：多壁碳纳米管（multi-walledcarbonnanotube）NRA：核反应分析（nuclearreactionanalysis）PECVD：等离子体增强化学气相沉积（plasmaenhancedchemicalvapourdeposition）PEMfuelcell：聚合物电解质膜燃料电池（polymerelectrolytemembranefuelcell)PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯（poly（methylmethacrylate)）PPV：聚二烷氧基对苯乙烯撑（poly(diakloxy-p-phenylenevinylene)）PVB：聚乙烯醇缩丁醛（poly(vinylbutyral)）QUASES：电子能谱表面定量分析，XPS和AES谱图定量分析计算机程序（quantitativeanalysisofsurfaces by electron spectroscopycomputer program for quantitative evaluation of xPsandAugerspectra)
RBS：卢瑟福背散射谱（Rutherfordbackscatteringspectroscopy）SEM：扫描电子显微术（scanningelectronmicroscopy）SESSA：表面分析电子能谱模拟，XPS和AES谱图定量分析计算机程序（simulationofelectronspectra for surface analysis, computer program for quantitative evaluation of XPs andAESspectra)
SHG/SFG：二次谐波效应产生/和频效应产生（secondharmonicgeneration/sumfrequencygeneration)
SI：二次离子（secondaryion）SIMS：二次离子质谱（secondaryionmassspectrometry）SNOM：扫描近场光学显微术（scanningnear-fieldopticalmicroscopy）SPM：扫描探针显微术，STM、AFM和其他扫描针尖显微术的通用名称（scanningprobemicroscopy,a generic term covering STM,AFM and other scanning tip based microscopies)sSIMS：静态二次离子质谱（staticsecondaryionmassspectrometry）STM：扫描隧道显微术（scanningtunnellingmicroscopy）SWCNT：单壁碳纳米管（singlewalled carbonnanotube）TEM-PEELS：透射电子显微术-平行电子能量损失谱（transmissionelectronmicroscopy-paral-2
lelelectron energy loss spectroscopy)TCNQ：四氰醒二甲烷（Tetracyanoquinodimethane）GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011TOF-SIMS：飞行时间-二次离子质谱（timeofflight-secondaryionmassspectrometry）WPMN-OECD：经济合作与发展组织-人工纳米材料工作组（WorkingPartyonManufacturedNanomaterials-OrganizationforEconomicCo-operationand Development)xPS：X射线光电子能谱(X-rayphotoelectronspectroscopy）μTA：微热分析（microthermalanlaysis）4纳米结构材料的表面分析表征
4.1引言
表面和界面对材料和材料体系的许多性质有很大影响。表面能控制化学反应性、影响附着力：并与传热和电子转移相关。在许多情况下，由于表面污染或一种成分的偏析（富集），表面组成可能与体相组成不同。一种材料或不同材料晶粒间的界面对电子材料的性能和结构材料的强度而言至关重要。鉴于表面和界面的重要性，已研发出特定技术并用于确定表面和界面组成、评估表面和界面对天然和工程材料性质的影响。重要的表面分析技术包括电子能谱方法（俄歇电子能谱AES和X射线光电子能谱/XPS）、与人射离子束相关的方法（二次离子质谱/SIMS和低能离子散射/LEIS)以及基于扫描探针显微术（SPM)的方法（包括原子力显微术/AFM和扫描隧道显微术/STM）。为了研发材料和产品、分析产品在工作环境中的可靠性和性能，这些技术广泛应用于表征与基础研究相关的天然和工程表面。这些分析方法在许多技术领域中都发挥了重要作用，包括医药、卫生、微电子、化学品、电力、运输、航空航天以及很多技术领域使用的先进材料。尽管本标准也将提及其他表面分析技术，但其重点集中在AES、LEIS、SIMS、SPM和XPS以及应用这些技术表征纳米结构材料。需要指出的是：除LEIS外，所有这些方法在国际标准化组织/表面化学分析技术委员会（ISO/TC201)下都有相应的分技术委员会。这些方法在很多资料9.101中都得到了详细讨论。图1概括了AES.SIMS,SPM和XPS的典型空间分辨率。在所有情况下，这些技术至少在维方向上具有纳米级分辨率。
俄歇电子能谱
横向分辨率~10mm
信息深度10mm
深度分辨率~1mm
二次离子质谱
横向分辨率（无机材料)～50mm
横向分辨率（有机材料)>200nm
信息深度~1nm
深度分率（无机材料）1mm
深度分辨率（有机材料）10mm
横向分辨率~1mm
信息深度10mm
扫描探针显微术
X射线光电子能谱
横向分辨率(无机材料）=2μm
信息深度≥10mm
深度分辨率~1nm
图1AES，SIMS，SPM和XPS表面分析时探针和检测物种示意图及其能实现的典型空间分辨率3
GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011除有不同的空间分辨率外，不同的表面分析技术还能提供不同种类的信息。英国国家物理实验室[11]总结了许多不同分析方法能提供的信息种类，并绘制成图（见图2）。能获得的信息种类包括形貌、元素组成、分子和化学状态、结构信息。图2不包含诸如LEIS、激光拉曼光谱和非线性光学方法（例如，二次谐波效应产生/SHG、和频效应产生/SFG等）等一些有用或潜在可用的方法。LEIS也称为离子散射谱（ISS），是一种完善的方法。无论如何，该方法因对样品最外层原子具有高录敏度而在现代仪器中特别有用LI2]。后面的章条中提供了儿个LEIS的例子。TOF-SIMS通常在静态模式下使用，图2给出了静态SIMS。完整的化学结构包括样品中或样品表面存在元素和分子的分子结构信息。几种方法提供分子结构的一些信息，但不全面。表面和纳米分析
完整化学结构
某些结构分析
化学态分析
元素分析
材料性质
(模数，态密度）
简单材料对比
极限空间分辨率
eCrowm Copyrigt 2002
体相分析
10 μm100 μm1000 μm
图2纳米结构材料分析用系列重要技术能提供的空间分辨率和信息种类示意图[11]纳米结构材料本身有大量的原子位于表面或界面上及其附近，而且材料的性质除因整体尺寸小而使得其发生根本变化外，还会受到表面，界面本身和性质的显著影响。需知道的是，用于理解材料性能的一些材料性质是与表面化学和表面电荷相关的特性。通常要求的专业知识包括表面层和表面污染存在与否及其性质、物种在表面或界面的化学状态或富集以及表面功能化信息。表2列出了需求信息种类的例子以及可使用的技术。表2包含了图1所示之外的一些常用技术，但不全面。尽管很多分析技术能用来表征纳米结构材料，但要认识到这些应用会面临很多难题以及不能满足分析需求。有些难题是与当前技术的局限性相关513]，有些难题是与如何使用（或得到)所有需要的技术组合相关3.4。第5章将讨论环境导致的变化、损伤问题或者样品处理问题。4.2~4.4简要介绍了5种表面分析方法（AES，XPS、LEIS、SIMS和SPM），同时举例说明了它们在纳米材料表征中的应用。这些例子只说明所能做的事情，不提供全面的图像。为了突出分析方法之间的差异和相似之处，特举例说明纳米结构薄膜和纳米颗粒的表征。除此之外，4.5将单独讨论碳纳米管（CNTs)的表征。应用通常仅受限于研究团队的独创性。显然，当这些技术与其他可提供补充信息的技术相结合使用（多种技术分析）时通常是最有用的。在表征样品时，这些补充信息往往是必不可少的，它可使分析人员注意到环境或探针导致的影响（样品损伤），且这些影响会改变材料或混淆结果。处理样品和制备分析样品时也应小心以避免引起样品变化或污染[14~16]。4
信息种类
表面组成（包括表面功能化）
深度分布
分子结构
表面粗糙度
GB/T33498—2017/IS0/TR14187:2011表2纳米结构材料表面的信息需求和相关技术膜或纳米颗粒
纳米薄膜
纳米颗粒
纳米薄膜
纳米颗粒
纳米薄膜
纳米颗粒
纳米薄膜
纳米颗粒
纳米薄膜
纳米颗粒
纳米颗粒
电子能谱（AES和XPS)）
可能的技术
XPS、AES.SIMS、LEIS
AES、XPS.SIMS溅射剖析
XPS、AES、TEM、APT
XRR、SPS、RBS、椭圆光度
法、AES
AES.XPS.TEM
拉曼/IRS、TOF-SIMS
拉曼/IRS.TOF-SIMSbzxZ.net
AFM、轮廊测定法
TEM、AFM、SEM
TEM、AFM.SEM.XPS
评论或适用范围
最外层10nm
最外层<1nm
最外层1nm
最外层10nm，非破坏性的
约2μm
达1pm
小于约1μm
AES和XPS能检测除H和He以外的所有元素.它们检测从样品中发射出的动能通常低于2000eV的电子。这些方法的价值在于其表面灵敏度，表面灵敏度源于具有这样动能的电子不经历非弹性散射和能量损失时传输距离短[17-19]。因此，俄歇或光电子峰所探测的电子来源于材料最外层的几个纳米范围内，见图2。催化是将“体相\分析方法与这些表面分析方法相结合的最早应用领域之一，它能够获得表面上元素的富集或贫化信息20~21。由于从材料中逃逸出来且损失能量的电子出现在能谱本底区域中[23]，使得XPS和AES能够提供其分析体积范围内的深度、富集或分层信息。因此，为获取薄膜、颗粒和纳米颗粒表面上的分层或覆盖层重要信息，可将这两种方法与其他多种方法相结合使用[24]。
尽管X射线和电子激发都能产生俄歇电子，但AES通常与俄歇电子产生过程中的入射电子相关。这些人射电子的能量通常处于2keV至高达25keV范围内。X射线（通常为Mg或Al的Kα射线）通常是XPS的人射辐照，XPS最初被KaiSiegbahn称作化学分析用电子能谱（ESCA），KaiSiegbahn因发展了这一技术而被授予诺贝尔物理学奖。电子束能被聚焦成几十纳米大小，因此能够用AES来分析单个纳米颗粒。但是，与仅基于束斑大小而预期的分辨率相比[25，与电子穿透和散射相关的问题可能导致较差的分辨率。尽管XPS没有能分析单个纳米颗粒的空间分辨率（除一些基于同步加速器且具有高度聚焦X射线束或光电子成像系统的特殊系统以外），但其通常能够分析颗粒集合（呈单层或粉末状）并获得有用信息[17，24，26]
在确定薄膜和纳米颗粒上是否存在覆盖层、覆盖层组成和厚度以及表面富集和表面贫化时，GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011AES和XPS都是极其重要的方法。出乎意料的是，当条件不适合其他方法分析时，XPS有时能用于确定颗粒尺寸[17.22.27]。纳米结构材料的尺寸、形状和层状结构会从以下几个不同方面影响XPS数据：
峰强度和相对峰强度：
·不同元素的峰；
·同一元素的不同峰；
—峰能量：
·峰结合能；
·俄歇参数的值；
失去能量的电子导致的本底信号这些影响在文献[17.28]和网络[27]中得到了更加全面的描述。根据对样品的了解和分析目的，能利用这些影响来获取纳米结构样品的下列有用信息表面功能化和产物生成的确认；污染、覆盖层和氧化的存在；
表面分子的取向：
—表面富集或贫化：
一层的厚度；
一颗粒尺寸和颗粒位置；
其他性质，如薄膜和颗粒的电子特性和表面酸性。许多不同的研究团队利用AES和XPS表征各种各样的纳米结构材料。一些团队专注于表面薄膜或纳米层，其他团队专注于各种类型的纳米颗粒。几个例子突出说明了XPS在某些研究中的作用。这里仅简单地罗列出其他应用，用于说明已应用XPS和AES的研究领域范围。4.2.1表面功能化和产物生成
表征纳米结构材料时，XPS最常见的用途可能是确认合成过程中预期发生的反应或者表面上的官能团存在与否。这些类型的实验利用了XPS的表面灵敏度和通过它可获得化学状态信息的特点。确认一种表面物种的增加或产物生成仅仅需要一个简单的分析。这些相对简单的XPS测量有时是很重要的实验。
例如，在Lim及其合作者设计的一系列巧妙实验中L29，D-半胱氨酸和L-半胱氨酸被附着到金纳米颗粒表面并用来调节颗粒间的手性识别。在这些研究中，XPS用于确认半胱氨酸存在与否、说明表面覆盖度的一致性以及不同类型的半胱氨酸与纳米颗粒表面的键合。在这些测量中，XPS的一个重要作用是确认使用不同的半胱氨酸时表面覆盖度未发生明显改变且这些半胱氨酸确实附着到金纳米颗粒的表面。第二个例子是采用新方法将脱铁铁蛋白外壳和LuPO核构造成核-壳纳米颗粒30]。在该研究中，先将Lu3+离子扩散到脱铁铁蛋白外壳中，然后加人PO,3。这些离子相结合并在核中形成不溶性化合物。合成过程结束后，TEM测量表明了核的存在、XPS测量确认了Lu和PO的存在。在这些实验中，XPS的一个重要作用是验证了预期化合物确实生成且处于纳米颗粒壳中。
4.2.2污染和覆盖层的存在
文献报道了许多测量污染、清洗过程或氧化的不同例子。这些例子说明了能被用于研究的体系的范围。在一个应用实例中，XPS和近边X射线吸收精细结构（EXAFS)被用来研究清除Rh纳米颗粒上覆盖层的能力，该覆盖层是在含聚乙烯基吡略咯烷酮（PVP)的溶液中形成的31]。通过标准的分析方法，XPS确认了污染层的存在。同样重要的是，也能监测污染层的清除L。GB/T33498—2017/ISO/TR14187:2011尽管XPS在进行污染测量时非常有用，但其空间分辨率并不总是可区分基底中低密度颗粒或其他物体污染。由于AES具有的较高空间分辨率可避免表面颗粒，这种技术被用来监测污染的清除，Si基底的氧化状态以及Pt纳米颗粒上氧的存在L32]。括在这项研究中，应用的其他分析技术包AFM.SEM和XPS。
4.2.3表面分子取向
多种方法能用来确定表面分子覆盖层中的分子取向，包括近边X射线吸收精细结构（EXAFS)L33]和诸如表面增强拉曼光谱L34]等光学方法。虽然在某些情况下XPS对分子取向不敏感[35]，但XPS能用来确定有序分子组合体[36]和一些主要物种非对称分布较大分子[37]的分子取向。对于有序分子组合体，与分子取向有关的结合能可能会发生变化361。对于较大分子，主要影响是如前讨论的深度或分层效应引起的信号强度变化。例如，Alessandrini等Ca7]利用XPS方法测量比较了N1s光电子峰强度的变化，表明了蛋白在表面上的取向差异。经常将XPS与其他方法结合起来，从而分析整体组成、均勾性和分子取向[38]。XPS常常用于确定与粘附相关的较大分子的取向L39]。TOF-SIMS也能用来确定分子排序L40]，有时还与XPS相结合用以确定某一分子物种位于薄膜或纳米颗粒中的位置1]。4.2.4覆盖层或层厚
在很多情况下，定量测量覆盖层或污染层厚度是有用的或必不可少的。XPS和AES与溅射深度剖析相结合常常用来确定厚度大于5nm或10nm覆盖层的厚度[42~451。这里专注于应用于10nm以内厚度薄膜或颗粒覆盖层的非破坏性方法。通过多种方式利用光电子峰的相对强度可用来检测薄膜和颗粒上覆盖层的厚度。XPS的信号强度已经用于测量玻璃基底上LangmuirBlodgett膜的厚度和层状结构（见图3）。为了获得双层结构、Pb内层和总厚度信息，Mohai等[46]利用XPS方法和称作MultiQuant的峰强建模程序[47~19]对这种结构进行了分析。对于理解所生产薄膜的性质、确定不同时间或不同分析人员制备薄膜的质量和重复性、测定薄膜组成和结构随时间的变化来说，这种类型的信息都至关重要。LB膜
第2层
分子的Pb(COOCH2)2部分
第1层
分子的（CraHaz）2烃链
玻璃基底
图3Mohai等[46]利用MultiQuant来分析该结构的XPS数据，以获得每层的厚度并确认该结构准确测量电子材料上薄膜厚度（例如Si上SiO.）的需求一直很天。Seah和来自全球的合作者开展7
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