一直被广为探索的二氧化钛(TiO2)材料,在很多领域都展示出不可限量的应用前景。为了进一步改善和推进这一实际应用性,对TiO2表面及其与吸附分子相互作用的机理研究变得尤为重要。本文使用程序升温脱附技术(Temperature programmed desorption,TPD),研究了乙醛、甲醇分子吸附在锐钛矿型TiO2(001)-(1×4)表面的吸附行为以及所发生的偶联反应。主要内容包括以下几点:第一章:总结了 TPD理论和实验基础,并对各种脱附谱图进行比较分析;阐述了 TiO2的研究意义与结构,以及本文核心内容——锐钛矿TiO2(001)表面的原子结构和模型;介绍了实验中涉及的仪器和质谱原理;详细说明了样品薄膜的制备方法和其表征测量手段。第二章:主要研究在锐钛矿TiO2(001)表面上,乙醛分子所表现出的物理化学特性。实验结果表明,乙醛分子在无缺陷表面只以分子形式吸附、脱附,并不发生化学反应,而在还原型表面上则会偶联生成2-丁酮、丁烯等产物。通过对乙醛覆盖度的控制以及样品表面的处理,证明了偶联反应在表面缺陷位上进行。此外,乙醛在该表面上未经紫外光照也可分解生成一氧化碳从表面脱附出来。第三章:主要研究锐钛矿TiO2(001)表面在270 K温度下,大量暴露甲醇后发生的偶联反应。在这种实验条件下,甲醇会偶联生成多碳产物,并在350K左右脱附出来。经分析,我们认为多碳产物可能为·C2H5O、C2H3O、C3H8O2、C3H6O2。此外,产物生成与表面结构及吸附温度存在一定依赖关系,并推测了偶联反应可能的微观机理。