钒

钒 • 过渡金属

主要 XPS 区：V2p
重叠区：O1s
常见化学态的结合能：

V (II) 和 V (IV) 以 V2p 金属峰为基准进行荷电校正。V₂O₅ 以外来污染碳的 C1s 峰 (284.8eV) 为基准进行荷电校正。

实验信息

• 同时采集 V2p 和 O1s 区 (507eV – 540 eV)。
  
  • 必须同时采集 V2p/O1s 区，以实现准确的峰拟合。

XPS 谱图解读

• 当钒以低浓度存在时（与氧相比），仔细观察 O1s 峰低结合能侧的自旋-轨道分裂峰，以鉴别钒。
• V2p 区的 V 金属具有不对称峰形。
  • 氧化物具有对称峰形。
• V2p 峰具有明显自旋轨道分裂峰（Δ_金属=7.6eV）。
  • 分裂 Δ 值因化学态而异（例如，Δ_V2O5=7.4eV）。
  • 每个自旋-轨道分量的典型 FWHM 是相同的，但对于 V2p，V2p_1/2 分量比 V2p_3/2 峰宽得多。
    • 因此，V2p_1/2 峰比预期要矮得多。
• 当样品表面存在氧气时，应将 V2p 与 O1s 区一起拟合，在两个区使用单一的 Shirley 或 Smart 本底。
  • 如果未遵循此程序，则 V2p_3/2 和 V2p_1/2 的相对强度将与预期比值 (~2:1) 存在显著差异。

参考文献

[1] MC Biesinger et al., Applied Surface Science 257 (2010) 887-898.

关于此元素

符号：V
发现日期：1830年
名称来源：斯堪的纳维亚语 vanadis
外观：银白色
发现者：Nils Sefström
来源：绿硫钒矿、钒铅矿

熔点：2163 K
沸点：3653 K
密度 [kg/m3]：6110
摩尔体积：8.32 × 10-6 m3/mol
质子/电子：23
中子：28
壳层结构：2,8,11,2
电子构型：[Ar]3d34s2
氧化态：5,3
晶体结构：体心立方晶体

1830年，N. Sefström 在一些铁矿石中发现了钒。钒是一种白色金属，对碱、硫酸和盐酸的腐蚀具有良好的耐受性。钒存在于大约65种不同的矿物和碳沉积物中，如原油、煤炭、油页岩和沥青砂，但在自然界中从未发现未结合的钒。由于钒具有很高的结构强度、低裂变中子截面，并且在大约 933 K 时容易发生氧化，因此它是可用于核应用的有用成分。钒的主要用途是用于钒铁或作为炼钢添加剂。钒还用于制造钢合金（如不锈钢仪器和工具）、电燃料电池和蓄电池等，以及与铝混合用于飞机用钛合金中。

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