Polarization Dependent Total Reflection Fluorescence XAFS Studies on Interface Structures between Metal and Oxide Substrate

Abstract

We reviewed our recent work on the interface structures between metal and oxide substrate by means of total reflection fluorescence XAFS method. Total reflection fluorescence XAFS gives important information about the 3 dimensional local structure around the deposited metal even if the metal has no long range order. Two systems are described, Cu on TiO2(110) and Ni on Al2O3(0001). Cu on TiO2(110) prepared by CVD method and subsequent reduction at 363 K is in a trimer structure on a TiO2(110) surface. Ni on Al2O3(0001) prepared by a vacuum evaporation was also studied by this method. The initial adsorption site of Ni is determined at a 3 fold hollow site with Ni-O distances at 0.195 nm. Ru-O の距離を 0.22 nm と決定した 3） 。 一方， Koningsberger 1．EXAFS の酸化物金属界面構造研究への応用 らのグループは差フーリエ法を用いて，酸化物上に担持 酸化物と金属との接合界面の構造は，触媒やセンサー された微粒子に適応し，0.26-0.27 nm という異常に長い に使われる金属ナノ微粒子の構造・電子状態やその成長 酸素-金属結合を報告している 4～6） 。彼らの論文 5） による 様式を理解するのに重要な役割を果たす。XAFS（X-ray と，2 種類の金属-酸素結合が存在し，1 種類目は，結合 absorption fine structure）は，X 線吸収原子周辺にある原 距離が短く，0.2 nm-0. 23 nm であり，直接の化学結合 子との結合距離やその種類などの情報を得ることができ をもつ金属-酸素結合に対応する。この短い金属酸素結 る手法である 1） 。強力な X 線源である放射光が利用でき 合は，高温真空排気により生成すると述べている。一方， るようになり，XAFS の測定が簡単になると，酸化物表 水素還元後，水素共存下で測定すると，0.26 nm-0.28 nm 面の金属微粒子にも適用されるようになり，その界面構 の結合距離を持つ金属-酸素結合が生成し，この結合の 造が解明できるものと期待された。1977 年 Lytle らは， 起源として，水素還元の結果表面に生成した水酸基と金 Ru を SiO2 に 担 持 し，還 元 し て 生 成 し た Ru 微 粒 子 を 属微粒子とが水素結合で相互作用しているためであると EXAFS で研究し，Ru-O の結合を 0.2 nm 付近に観察し 結論している。さらに，同グループは，TiO2 や MgO な た 2） 。又，Asakura ら は，Ru（ 3 CO） 12 を Al2O3 に の せ，還 どの酸化物上に微粒子を担持させ，差フーリエ法を適応 元して，1 原子層状の Ru 金属超微粒子を作成し，その し，金属と酸化物中の金属イオンとの結合距離を決めて いる 7，8） 。しかし，Ir-Mg の結合距離が 0.16 nm と異常に