Kinetic hindrance during the initial oxidation of Pd(100) at ambient pressures
通过表面X射线衍射（SXRD）原位研究了在10^-6至10^3 mbar范围内的氧气压力和高达1000 K的温度下Pd（100）表面的氧化。结果提供了直接的结构信息的相存在于表面区域和氧化物形成的动力学。根据（T，p）环境条件，我们观察到薄的sqrt（5）x sqrt（5）R27表面氧化物或主要具有（001）取向的粗糙的、无序的PdO本体氧化物膜的生长。通过与第一性原理原子热力学的表面相图或通过明确的时间分辨测量的比较，我们确定了即使在高达675 K的温度下，体氧化物形成的强烈动力学阻碍。
2003-11-24 cond-mat.mtrl-sci
Silicon dry oxidation kinetics at low temperature in the nanometric range: Modeling and experiment
本文从理论和实验两方面研究了硅在纳米尺度下的低温干氧化动力学，在纳米尺度下，Deal和Grove模型的极限变得很关键。基于对氧化工艺条件的精细控制，实验允许对纳米氧化物层的生长动力学进行调查。使用反应速率方法来制定理论模型。在这个框架中，氧化物的厚度估计与反应过程中的各种物种的演变。标准氧化模型和反应速率方法面临这些实验。的反应速率的方法，以提高硅氧化建模在纳米范围内的利益清楚地表明。
2012-10-04 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Data Analytics Approach to Predict High-Temperature Cyclic Oxidation Kinetics of NiCr-based Alloys
尽管具有实际重要性，但由于多组分合金固有的复杂性，没有建立建模框架来准确预测多组分合金的高温循环氧化动力学。我们提出了一种数据分析方法来预测镍铬基合金的氧化速率常数作为组成和温度的函数，具有高度一致和精心策划的实验数据集。两个特征氧化模型，即，一个简单的抛物线规律和一个统计循环氧化模型，已被选择来数值表示商业和模型镍铬基合金的高温氧化动力学。我们已经成功地训练了机器学习（ML）模型，使用通过相关性分析识别的高排名关键输入特征来准确预测实验抛物线速率常数（kp）。这项研究表明，ML的方法来预测合金的氧化动力学在很宽的组成和温度范围内的潜力。这种方法也可以作为引入更有物理意义的ML输入特征的基础，以基于已知的潜在机制预测具有适当约束的多组分高温合金的综合循环氧化行为。
2021-02-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
High-temperature cyclic oxidation kinetics and microstructural transition mechanisms of Ti-6Al-4V composites reinforced with hybrid (TiC+TiB) networks
采用反应热压工艺制备了（TiC+TiB）混杂网络增强Ti-6Al-4V复合材料，研究了其显微组织特征和高温抗氧化性能。混合相的不均匀分布导致了α-Ti基体相的应力诱导晶粒细化，而添加剂界面上的异质形核进一步促进了这种细化。HRTEM分析表明，TiB和α-Ti相的晶体学取向关系为（201）TiB//（-1100）α-Ti +[11-2]//[0001] α-Ti，而TiC和α-Ti相保持（-200）TiC//（-2110）α-Ti和[001]TiC//[01-10] α-Ti的相互关系。在873、973和1073 K下100 h的循环氧化过程中，混杂增强Ti-6Al-4V/（TiC+TiB）复合材料的抗氧化性能优于烧结基体合金和单独添加TiC或TiB的两种复合材料。混合粉末体积分数比基体合金粉末粒度对提高合金抗氧化性能的影响更大。当温度从873 K升高到1073 K时，氧化动力学由近似抛物线型经过拟线性趋势转变为最终的线性模式。这对应于从连续的保护膜到部分受损层的氧化物鳞片的形态转变，并最终以交替的氧化铝和金红石多层膜的完整speries结束。提出了一个描述氧化膜生长过程的唯象模型。研究发现，热应力的释放、氧扩散的抑制和氧化物附着的固定是混杂增强复合材料抗氧化性能提高的三个主要机制。
2017-10-25 cond-mat.mtrl-sci
Two Distinct Oxidation Dispersion Mechanisms in Pd-CeO2 Mediated by Thermodynamic and Kinetic Behaviors of Single Pd Species
本研究利用ESTEM和第一性原理计算揭示了Pd/CeO2中由单Pd物种热力学与动力学行为介导的两种氧化分散机制，阐明了不同温度下Pd1O4和Pd1O2物种对分散过程的阻碍或促进作用。
2024-09-21 cond-mat.mtrl-sci
Growth kinetics and atomistic mechanisms of native oxidation of ZrS$_x$Se$_{2-x}$ and MoS$_2$ crystals
对自然氧化物的透彻理解对于设计半导体器件是必不可少的。在这里，我们报告的速率和机制的自发氧化大块单晶的ZrS $_x$硒$_{2-x}$合金和二硫化钼$_2$的研究。Zr S $_x$ Se $_{2-x}$合金氧化迅速，氧化速率随Se含量的增加而增加。基底表面的氧化是由有利的O $_2$吸附引发的，并通过Zr-O键切换机制进行，该机制使范德华能隙塌陷，并通过硫族元素的渐进氧化还原转变促进。速率限制过程是SO $_2$的形成和向外扩散。相比之下，MoS $_2$基底表面由于不利的氧吸附而稳定。我们的研究结果为设计和加工基于ZrSPDMATHABMM Se $_{2-x}$和MoS $_2$的半导体器件提供了深入的见解和定量的指导，并确定了具有竞争阴离子的层状材料中的成键和相变的原子尺度机制。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Bond-specific reaction kinetics during the oxidation of (111) Si: Effect of n-type doping
已知在硅的热氧化中，较高浓度的自由载流子导致较高的氧化物生长速率。然而，电子和空穴在氧化化学中的作用尚不清楚。在这里，我们报告的实时二次谐波产生数据的H-终止（111）硅的氧化，揭示了高浓度的电子增加的化学反应性的外层Si-Si背键相对于Si-H键。然而，所有样品的天然氧化物的厚度在室温下稳定在1 nm附近，而不管不同键的化学动力学。
2010-11-19 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effect of Surface Treatment on High-Temperature Oxidation Behavior of IN 713C
研究了镍基高温合金IN 713 C表面处理对氧化动力学和氧化膜形貌的影响。将研磨和抛光的样品暴露在800- 1100 ℃的空气中。研磨后的试样被发现表现出较低的氧化动力学抛光后相比。研磨也影响了氧化皮的形态，导致在保护性的氧化铝规模，而抛光的样品开发的Ni-/Cr-丰富的混合氧化物的表面上。较好的抗氧化性的研磨表面是有关的一个较高浓度的缺陷在近表面区域引入冷加工。这些缺陷促进了结垢元素Al的向外输送，因此有利于保护性氧化。介绍了低温氧化机理。提出了基于广义Darken方法和多相近似的模型。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
High-Temperature Oxidation Kinetics of Additively Manufactured NiTiHf
NiTi基高温记忆合金（HTSMA）如NiTiHf由于其高强度和功输出以及其提高转变温度（TT）的能力而被用于广泛的应用中。最近，增材制造技术（AM）已被广泛用于制造复杂的记忆合金部件，而无需任何重大修改或工具，并且已经为定制其最终部件的微结构和关键性能的制造和制造铺平了道路。由于氧化，NiTi合金的性质如转变温度可显著改变，氧化可发生在工艺过程或后处理期间。本文研究了用选择性激光熔化（SLM）法制备的富Ni NiTi 20 Hf记忆合金的氧化行为。热重分析（TGA）用于评估在空气中在500、700和900 ℃的不同温度范围下持续20小时的氧化的动力学行为。氧化后，进行X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能量色散X射线光谱（EDS）以评估微观结构和化学组成。研究了常规NiTi20Hf合金的等温氧化动力学，并与AM样品的结果进行了比较。结果表明，两个阶段的氧化速率在氧化增加与高速率在初始阶段。随着氧化时间的增加，氧化速率逐渐降低。NiTiHf合金的氧化行为先服从对数速率定律，然后服从抛物线速率定律。SEM结果显示形成了多层氧化物膜，包括TiO 2、NiTiO 3和Hf氧化物。
2020-06-19 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
First-principles kinetic Monte Carlo simulations for heterogeneous catalysis, applied to the CO oxidation at RuO2(110)
我们描述了一个第一性原理统计力学的方法，使我们能够模拟多相催化的稳态情况。在第一步中，密度泛函理论与过渡态理论一起被用来获得所有相关的基本过程的能量。随后的统计力学的问题是解决的动力学蒙特卡罗方法，它充分占的相关性，波动和空间分布的化学品在催化剂的表面在稳态条件下。将这种方法应用于CO在RuO2（110）的催化氧化，我们确定了表面原子结构和组成的反应环境，从超高真空（UHV）的技术相关的条件下，即高达几个大气压和高温的压力。我们还计算了CO2形成率（周转频率）。结果与现有的实验数据定量一致。我们发现，该系统的高催化活性与无序的，动态的表面“相”与显着的成分波动密切相关。在这种活性状态下，催化功能是由几个基本过程的自我调节相互作用产生的。
2005-10-10 cond-mat.mtrl-sci
Structure and oxidation kinetics of the Si(100)-SiO2 interface
本文采用第一性原理计算对Si（001）-SiO2界面的结构和电子性质进行了研究。我们首先通过Monte-Carlo模拟退火得到c-Si/a-SiO2界面的合理结构，然后在密度泛函理论的框架下，利用第一性原理计算对这些结构进行松弛.我们在界面处发现了一个过渡区，厚度约为20埃，其中存在一定程度的氧缺陷，并相应地存在低价氧化硅物种（主要是Si^+2和Si^+3）。键长和键角的分布，以及在界面处的电子态的性质，进行了研究和讨论。本文还研究了原子氧在a-SiO_2中的行为。过氧键配置被发现是较低的能量比间隙或三重配置。基于这些结果，我们提出了一个可能的机制，氧在a-SiO2中的扩散，可能是相关的氧化过程。
1998-11-06 cond-mat.mtrl-sci
Modeling the Initial Stages of Si(100) Thermal Oxidation: An Ab-initio Approach
硅及其原生氧化物SiO $_2$在20世纪50年代被认为是半导体工业的杰出材料系统。在现有技术的器件技术中，SiO $_2$被广泛用作与高$k$介电层（例如HfO $_2$）组合的绝缘体，这要求制造超薄界面层。由Deal和Grove推导的经典标准模型准确地描述了Si在进展阶段的氧化，然而，严重低估了薄氧化层的生长速率。最近的研究报告了各种氧化机制的氧化膜生长过程中的范围\SI{10}{\angstrom}的各种细节仍在争论中。本文提出了一种基于第一性原理的方法，从理论上评估的热氧化过程中的技术相关的Si（100）表面在这个初始阶段。我们的调查范围从单一的O $_2$分子上的$p(2\times2)$重建Si表面的化学吸附到氧化的Si表面层的厚度高达\SI{20}{\angstrom}。最初观察到的增强的生长速率被分配到无障碍O $_2$化学吸附事件后，氧分子解离。我们提出了强有力的证据，立即非晶化的氧化层从氧化开始。表面反应占主导地位，直到表面被氧饱和并通过\SI{5}{\angstrom}过渡区与Si衬底分离。饱和的表面变得对解离反应惰性，并使分子氧扩散到\interface界面，如Deal-Grove模型中所假设的。然后，由于负责在表面处的化学吸附的相同电荷转移过程，通过在界面处的O $_2$解离来提供Si衬底的进一步氧化。
2022-09-15 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing the understanding of hydrogen evolution and oxidation reaction on Pt(111) through ab initio simulations on electrode/electrolyte kinetics
氢氧化反应（HOR）和析氢反应（HER）在氢基能量转换中起着重要作用。最近，在碱性介质中的令人沮丧的性能引起了争论的相关机制，特别是对表面羟基（OH*）的作用。采用密度泛函理论方法，对Pt（111）表面的HER/HOR进行了全pH范围的电极/电解质动力学模拟，并计算了电位相关速率常数.极化曲线与实验结果符合得很好。OH* 的稳定性被认为是不太可能是一个有效的活性描述符，因为它是无关的HOR/HER. Degree的起始电位的速率控制分析表明，碱性电流是由Tafel和Volmer步骤共同控制，而酸性电流单独由Tafel步骤，这解释了所观察到的pH依赖性动力学。因此，除了调节氢结合能之外，还可以通过加速Tafel步骤来降低碱性HER/HOR的过电位。
2019-12-03 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Photo-Assisted Pd-Nb2O5/Carbon Nanocomposites for Enhanced Ethanol Electro-Oxidation Kinetics and CO Tolerance in Alkaline Media
Tiradentes University（提拉登特斯大学）；Sertão Campus, Federal University of Alagoas（塞尔唐校区，阿拉戈阿斯联邦大学）
本文提出Pd-Nb2O5/C纳米复合材料，通过光辅助提高乙醇电氧化动力学和CO耐受性，展示了氧化物-金属相互作用和光激活的协同作用。
2026-04-08 cond-mat.mtrl-sci
Probing the correlation between phase evolution and growth kinetics in the oxide layers of tungsten using Raman spectroscopy and EBSD
钨是未来聚变反应堆的面向等离子体的材料，在异常操作或事故期间可能会暴露在空气中。只有有限的信息是有关氧化物相的演变。这项工作解决了衬底取向对钨氧化物结构变化的影响。在T = 400 °C下，在不同的氧分压和氧化时间下，在氩-氧气氛中进行退火实验。EBSD，拉曼光谱和共聚焦显微镜的组合显示优先氧化最初在{111}基材平面上。氧化皮动态地改变其相组成，影响其生长的动力学。
2019-07-09 cond-mat.mtrl-sci
Oxidation Kinetics of Superconducting Niobium and a-Tantalum in Atmosphere at Short and Intermediate Time Scales
本研究利用X射线光电子能谱和透射电子显微镜分析了超导铌和α-钽在制造相关时间尺度下的大气氧化动力学，发现两者均符合Cabrera-Mott模型，但α-钽在1小时处发生生长机制转变，为量子计算架构的制造控制提供了依据。
2024-11-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con quant-ph
Partial Oxidation of Methane on a Nickel Catalyst: Kinetic Monte-Carlo Simulation Study
采用动力学蒙特卡罗模拟方法研究了甲烷在镍催化剂上的部分氧化反应。根据Langmuir-Hinshelwood机理分析了该反应的动力学行为，并与前人的实验结果进行了比较。该系统表现出动力学相变之间的反应区与持续反应和中毒区没有反应。的吸附物种和生产率的H2，CO，H2O，和CO2的分数覆盖率进行评估，在稳定状态下作为进料浓度的甲烷和氧气，和反应温度的函数。晶格配位数，扩散，和表面上的杂质的影响进行了研究。模拟结果与已有的实验研究结果吻合较好。据观察，当晶格配位数增加到8时，反应区的宽度显着增加。此外，相变变得连续。吸附在表面上的O和H的扩散在反应中起着可测量的作用，随着扩散速率的增加，最大生产率增加。在含有杂质的体系中，产率大大降低，相变也从突变变为连续。
2016-01-19 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
High-temperature oxidation and nitridation of substoichiometric zirconium carbide in isothermal air
本文在1000–1600 °C等温空气中研究氮对热压碳化锆氧化行为的影响，发现1400 °C以上氮化与还原机制不可忽略，并分析了多晶型与微观结构的作用。
2024-02-06 cond-mat.mtrl-sci
Recognition of Surface Oxygen Intermediates on NiFe Oxyhydroxide Oxygen-evolving Catalysts by Homogeneous Oxidation Reactivity
NiFe羟基氧化物是用于可再生氢气生产的最有前途的析氧反应（OER）催化剂之一，并且破译其表面上的氧中间体的身份和反应性是一个关键挑战，但对于理解OER机制以及设计具有更高效率的水裂解催化剂至关重要。在这里，我们筛选并利用原位反应探针，可以选择性地以高速率靶向特定的氧中间体，以研究NiFe羟基氧化物上的OER中间体和途径。最重要的是，氧原子转移（OAT）探针（如4-（二苯基膦基）苯甲酸）可以有效地抑制OER动力学通过清除OER中间体，表现出较低的OER电流，较大的Tafel斜率和较大的动力学同位素效应值，而具有其他反应性的探针表现出小得多的影响。结合OAT反应性与电化学动力学和操作拉曼光谱技术，我们确定了一个休息的Fe=O中间体的Ni-O支架和限速的O-O化学偶联步骤之间的Fe=O部分和邻桥O。DFT计算进一步揭示了表面形成了较长的Fe=O键和O-O化学步骤的大动能势垒，证实了实验结果。这些结果为NiFe基OER电催化剂的优化提供了一个新的方向，即释放晶格氧，促进O-O耦合。
2020-09-30 cond-mat.mtrl-sci
Effect of Surface Roughness on Early Stage Oxidation Behavior of Ni-Base Superalloy IN 625
本文研究了表面粗糙度对镍基高温合金IN 625高温暴露初期氧化行为的影响。采用标准接触式轮廓仪和分形分析方法对表面粗糙度进行了描述。结果发现，不同的表面处理导致粗糙度的差异，与抛光样品相比，研磨样品的参数增加至少一个数量级。氧化试验在水平管式炉中进行。暴露后分析，包括辉光放电发射光谱法（GD OES）和扫描电子显微镜（SEM），显示研磨降低了IN 625的氧化动力学。结果发现，表面处理影响氧化皮的组成和形态。提出了氧化行为变化的机理假说。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Oxidation kinetics and non-Marcusian charge transfer in dimensionally confined semiconductors
本研究通过多参数考察 WS2 与 MoS2 单层边缘的侧向光氧化动力学，发现不同反应势垒及反应物供应受限导致的非 Marcus 型电荷转移机制。
2023-07-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Time-Dependent Oxidation and Scale Evolution of a Wrought Co/Ni-based Superalloy
本研究针对可铸锭加工的变形Co/Ni基高温合金，开展800℃下不同时长的氧化实验，结合多表征手段揭示其氧化皮演化规律与抗氧化机制。
2025-11-16 cond-mat.mtrl-sci
Surface oxidation of liquid Sn
我们报告的X-射线散射研究的结果，揭示了氧化动力学和形成以前未报道的结晶相的氧化锡在锡的液-气界面。我们的实验表明，纯液态锡表面不与分子氧反应低于5.0 × 10-6托的活化压力。高于该压力，粗糙的固体Sn氧化物在液体金属表面上生长。一旦超过激活压力，氧化就在低于氧化压力阈值的压力下进行。观察到的与表面氧化相关的衍射图案与任何已知的Sn氧化物相都不匹配。这些数据具有明确的面心立方结构的特征，但是它需要比Sn氧化物的高压相的立方结构报告的晶格参数小约9%的晶格参数。保留字：X射线散射、衍射和反射;氧化;表面化学反应;表面结构、形态、粗糙度和形貌;锡;氧化锡;液体表面;多晶薄膜
2004-07-13 cond-mat.mtrl-sci
Selecting between two transition states by which water oxidation intermediates on an oxide surface decay
虽然电极表面的催化机制已经提出了几十年，但产品的化学键从最初的电荷捕获中间体演变的途径尚未及时解决。在这里，我们发现了一个活性人口的电荷捕获中间体的状态，在半导体的带隙的中间，以揭示两个平行的过渡态的衰减途径的动力学。在带隙脉冲激发下从n-SrTiO 3表面光触发水氧化反应时，中间体的微秒衰减通过以下方式反映过渡态理论（TST）：（1）两种不同的反应依赖性（pH、T、离子强度和H/D交换）时间常数，（2）对每个活化屏障的初级动力学盐效应和对一个活化屏障的H/D动力学同位素效应，和（3）实际的激活势垒高度（0.4 - 0.5 eV）和TST前置因子（10^11 - 10^12 Hz）。从n-SrTiO 3中的midgap状态的光致发光揭示了依赖于反应的衰减;相同的光谱先前由我们分配到空穴捕获在平行的Ti-O（点）-Ti（桥）和垂直的Ti-O（点）（oxyl）O-站点使用原位超快振动和光学光谱。因此，这两个过渡态自然地与这些相应中间体的衰变相关联。此外，我们表明，反应条件选择两个途径之间，其中之一反映了一个不稳定的中间体面临的电解质（氧基）和其他晶格氧（桥）。总之，我们实验分离出一个重要的活化障碍水氧化，这是必要的水氧化催化剂设计高氧气周转。此外，在隔离它，我们确定O2演变在表面的竞争机制，并显示如何使用反应条件来选择它们之间。
2019-03-05 cond-mat.mtrl-sci
A First-Principles Study on the Adsorption of Small Molecules on Arsenene: Comparison of Oxidation Kinetics in Arsenene, Antimonene, Phosphorene and InSe
砷烯是一种新的V族二维半导体材料，由于其具有多种有趣的性质，可以通过与各种分子的化学反应来改变或有意地功能化，近年来受到越来越多的关注。本文系统地研究了砷烯与H_2、NH_3、O_2、H_2O、NO、NO_2等小分子的相互作用。据预测，O2，H2O，NO和NO2是强受体，而NH3作为施主。重要的是，它示出了一个可以忽略不计的电荷转移之间的H2和砷烯，这是10倍低于之间的H2和磷烯和约千倍低于之间的H2和InSe和锑。计算的能垒O2分裂砷烯被发现是低至0.67 eV。因此，原始的砷烯可以像其他V族2D材料一样容易地在环境条件下氧化。另一方面，砷烯上的H2O的受体作用，类似于锑烯和InSe的情况下，可能有助于防止H2O和O物种之间的质子转移形成酸，抑制砷烯的进一步结构降解。由于H2O分子的受体作用，2D层在与环境相互作用时的结构分解可以避免，正如研究从常见的V族2D材料的比较中预测的那样。然而，由于砷烯与其他环境小分子的强相互作用，仍需要对其进行保护。本文的工作提出了保护砷烯不发生结构退化和调控其电子性质的可能途径，这对材料的合成、储存和应用具有一定的指导意义。
2022-03-23 cond-mat.mtrl-sci
Nanometer and sub-nanometer thin oxide films at surfaces of late transition metals
如果金属表面暴露在足够富氧的环境中，氧化物就会开始形成。在这个过程中的重要步骤是氧在表面的解离吸附，氧原子的结合到表面，形成一个薄的氧化物覆盖层和生长的一次形成的氧化膜。对于后过渡金属（TM）的氧化过程，最近的实验和理论研究提供了一个非常有趣的原子尺度的见解：形成的初始氧化物覆盖层不仅是几个原子层薄版本的已知的大块氧化物，但可以表现出结构和电子特性，这是相当不同的相应的大块金属和大块氧化物的表面。如果这种纳米或甚至亚纳米表面氧化物膜在应用中稳定，则可能相应地产生从已知的本体材料不可扩展的新功能。这对于氧化催化特别重要，其中技术上相关的气相条件通常非常富氧。在这样的环境中，表面氧化物甚至可以在诱导期内自然形成，并且然后启动传统上归因于金属基材的反应性稳态行为。相应的方面进行了审查，重点是最近的进展，在建模和理解的晚TM的氧化行为，特别是使用晚4d系列从Ru到Ag讨论的趋势。
2004-09-29 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen-Pressure-Limited Recovery of the Hematite α-Fe$_2$O$_3$(0001) Surface from a Reduced Fe$_3$O$_4$(111)-Like Layer
CEITEC - Central European Institute of Technology, Brno University of Technology（中欧技术研究所，布尔诺理工大学）；Institute of Physical Engineering, Brno University of Technology（物理工程系，布尔诺理工大学）
研究通过实时LEEM/LEED技术探讨了赤铁矿表面氧化的动力学，揭示了温度、氧分压和氧化学势对成核和生长动力学的影响，发现氧供应限制氧化速率，明确了氧可用性在表面氧化中的关键作用。
2026-05-20 cond-mat.mtrl-sci
First-principles, atomistic thermodynamics for oxidation catalysis
目前对材料功能的认识主要基于在低温和超低压下进行的研究（实验和理论）。然而，大多数日常应用，例如催化，在大气压和300 K或高于300 K的温度下操作。在这里，我们采用从头算，原子热力学构建的（T，p）-空间从超高真空技术相关的压力和温度的表面结构的相图。我们强调这种相图的价值以及反应动力学的重要性，这可能是至关重要的，例如，接近相边界。
2002-11-26 cond-mat.mtrl-sci
Effect of surface mechanical treatment on the oxidation behavior of FeAl-model alloy
铁基合金几乎广泛应用于人类生活的各个领域。由于不同的原因，实际零件的表面使用不同的方法制备，例如，镜面抛光、喷砂等。本工作的目的是回答表面处理如何影响铁基合金的氧化行为的问题。为了回答这个问题，一个高纯度的模型合金，铁5重量铝，等温氧化在热重炉。暴露后分析包括SEM/EDS（WDS）和XRD。通过接触式和激光轮廓仪测定表面粗糙度。所得到的结果表明，机械表面制备的影响氧化动力学以及在两个研究温度下的合金上形成的氧化皮的微观结构。也就是说，抛光和研磨导致局部形成富铁结核和保护性Al 2 O3的子层。相比之下，喷砂导致形成厚的外部铁氧化物和内部铝氮化。喷砂处理后的材料的氧化速率的显着增加是由于晶粒细化在近表面区域，导致增加容易扩散的路径，即晶界。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Operando Analysis of Adsorption-Limited Hydrogen Oxidation Reaction at Palladium Surfaces
本文利用流体池透射电子显微镜原位研究了Pd催化氢氧化反应，发现气体引入顺序显著影响反应速率，并通过电子衍射和DFT计算证明该反应受气体前驱体吸附过程限制，为优化水生产技术提供了纳米尺度见解。
2024-04-22 cond-mat.mtrl-sci
Pressure-Dependent Layer-by-Layer Oxidation of ZrS2(001) Surface
了解层状半导体过渡金属二硫属化物（TMDC）的氧化机理不仅对控制天然氧化物的形成，而且对氧化物和硫氧化物产物的合成都很重要。在这里，反应分子动力学模拟表明，氧分压控制不仅ZrS 2氧化速率，而且氧化物的形态和质量。我们发现从逐层氧化到无定形氧化物介导的连续氧化的过渡作为氧化的进展，其中不同的压力选择性地暴露在给定的时间窗口内的不同的氧化阶段。虽然快速连续氧化阶段的动力学是很好地描述了传统的Deal-Grove模型，逐层氧化阶段是由反应性键切换机制。这项工作提供了原子的细节和合理的压力控制氧化的广泛TMDC材料的潜在基础。
2023-03-06 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph physics.comp-ph
Transient Surface Oxides Form on Pt(111) - But Vanish During Ammonia Oxidation
Synchrotron SOLEIL（SOLEIL同步辐射中心）；Université Grenoble Alpes, CEA Grenoble, IRIG, MEM, NRX（格勒诺布尔阿尔卑斯大学，CEA格勒诺布尔，IRIG，MEM，NRX）；Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, Université Paris Cité, CNRS（材料与量子现象实验室，巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心）；European Synchrotron Research Facility（欧洲同步辐射装置）
研究发现铂(111)表面在氨氧化过程中形成瞬时氧化物，揭示了反应通过Langmuir-Hinshelwood机理进行的机制。
2025-12-17 cond-mat.mtrl-sci
Real-time observation of bond-by-bond interface formation during the oxidation of (111) Si
固体的原子级结构通常通过对原子位置敏感的X射线和电子衍射等技术来确定，1，2，3，4。几乎没有必要提及这些技术对几乎所有科学领域的影响。然而，原子之间的键对于确定整体结构至关重要。这些债券的动态很难量化。在这里，我们结合二次谐波产生和非线性光学的键电荷模型5，6探测，在实时，键的化学变化的动态过程中的H-终止（111）硅，表面已被很好地表征了静态方法的氧化。因此，我们表明，我们的方法提供了新的信息，这个详尽的研究系统。例如，氧化是由一个令人惊讶的小应用宏观应变激活，并表现出各向异性的动力学与轴上样品的三个等效的背键之一的反应不同于其他两个。各向异性氧化动力学也导致观察到的键方向的瞬态变化。通过比较不同方向应变的表面的结果，我们发现，表面化学的面内控制是可能的。非线性光学作为一种键特异性的表征工具，很容易适用于研究许多其他凝聚态系统的结构和化学动力学。
2010-04-20 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
The effect of surface preparation on high temperature oxidation of Ni, Cu and Ni-Cu alloy
本文研究了抛光、磨削和喷砂工艺对镍、铜及镍铜合金氧化行为的影响。表面粗糙度的测量有两种方法：接触式轮廓仪和分形分析。结果表明，喷砂工艺对表面粗糙度的影响最大，但也会使表面受到氧化铝颗粒的污染。氧化试验在热重炉中进行。所获得的质量增益图，SEM显微照片的横截面和SEM EDS分析的样品证明，表面制备改变氧化动力学形态的抛光和地面的样品并没有显着变化后，在研究的温度下氧化，但氧化层厚度和质量增益的差异进行了观察。氧化喷砂样品表明，增加的表面粗糙度和氧化铝侵入改变氧化过程中形成的混合Al（Ni，Cu或Ni-Cu）氧化物和单独的Al 2 O3颗粒是可见的。结果表明，表面预处理通过促进新的扩散机制影响样品的高温氧化。
2020-11-17 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
A First-Principles Study on the Adsorption of Small Molecules on Antimonene: Oxidation Tendency and Stability
锑烯是一种新的VA族二维半导体材料，最近通过各种方法合成，并显示出在环境条件下良好的结构完整性和各种有趣的性质。在这项工作中，我们进行了系统的第一性原理研究锑与小分子CO，NO，NO2，H2O，O2，NH3和H2的相互作用。结果表明，NO、NO2、H2O、O2和NH3是电荷受体，CO的电荷转移可以忽略不计。H2作为锑烯的电荷供体，其电荷转移量是H2在磷烯上的电荷转移量的十倍。氧分子与锑烯的相互作用比与磷烯的相互作用强得多。令人惊讶的是，氧分子在锑烯上分裂的动力学势垒很低（~0.40 eV），这表明原始锑烯可能在环境条件下，特别是在高温下发生氧化。幸运的是，与磷烯中的供体作用相反，H2O对锑烯的受体作用有助于通过防止水分子和氧物种之间的质子转移形成酸来抑制氧化锑烯的进一步结构降解。
2018-03-21 cond-mat.mtrl-sci
Disentangling the Role of Electrons and Phonons in the Photoinduced CO Desorption and CO Oxidation on (O,CO)-Ru(0001)
本文通过含电子摩擦的从头算分子动力学模拟，研究飞秒激光诱导(O,CO)-Ru(0001)上CO脱附与氧化中电子和声子的作用，证明CO脱附由声子激发主导，并表明声子激发和表面畸变对氧化过程也很重要。
2023-07-04 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Carbon Monoxide Adsorption and Carbon Monoxide Oxidation Studies on Thiolate Supported Gold Nanoclusters Dispensed on Metallic Oxides
硫醇盐保护的金纳米团簇代表原子上明确定义的催化活性中心，具有解析的晶体结构，能够产生均匀和明确的表面。通过FT-IR光谱与动力学研究的表征的相关性提供了对金簇活性的深入了解，并测试了它们的利用率，以弥合基于有机金属络合物的均相催化和基于纳米颗粒的多相催化之间的差距，以及体相晶体结构模型催化和现实世界催化之间的差距。
2018-10-08 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Surface oxidation of Pt and PtPd alloys during NO conversion investigated by Atom Probe Tomography
本研究通过原子探针层析技术揭示了Pt和PtPd合金在NO转化过程中的表面氧化行为，发现其氧化还原行为主要由反应动力学决定。
2025-11-28 cond-mat.mtrl-sci
Surface diffusion control of the photocatalytic oxidation in air/TiO2 heterogeneous reactors
超氧阴离子自由基在TiO2催化剂表面的扩散是有毒污染物光催化氧化反应动力学的重要步骤。详细分析了旋转、阴离子和吸附键振动对扩散系数的影响。的TiO 2表面的晶格参数上的扩散率的共振依赖性被发现，显示最快速的扩散发生时，晶格参数的两倍大于超氧阴离子自由基的键长。而垂直于催化剂表面的旋转和振动是重要的，阴离子键振动不影响扩散性，由于其低振幅相比，晶格参数。
2015-06-14 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Resolving the Valence of Iron Oxides by Resonant Photoemission Spectroscopy
本研究利用共振光电子能谱直接量化Pt支撑单层FeO2相中铁的价态，发现其由Fe2+和Fe3+等量混合形成+2.5平均价态，而非DFT预测的+3价，并揭示其结构源自Fe3O4亚晶格。
2024-09-24 cond-mat.mtrl-sci
Non-stoichiometric and Subnano-heterogeneous Ln-incorporated UO2: its defect chemistry and thermal oxidation
该研究通过控制Ce、Nd、Gd掺杂类型及还原条件，揭示Ln掺杂UO2的非平衡缺陷结构与热氧化产物，并提出解释其抗氧化性的动力学模型和热力学假说。
2024-12-04 cond-mat.mtrl-sci
Ab initio study of reflectance anisotropy spectra of a sub-monolayer oxidized Si(100) surface
采用基于平面波、范数守恒赝势方法的从头算DFT-LDA方法研究了氧吸附对亚单层覆盖（氧化的第一阶段）重构Si（100）：O表面反射各向异性谱（RAS）的影响.在50%的表面二聚体氧化后，清洁Si（100）表面的悬挂键和特征RAS的主要特征大部分保留下来，具有一些可见的变化：第一峰的小的红移，以及在约1.5 eV处出现明显的光谱结构。在后者所涉及的电子跃迁已通过状态的RAS和逐层分解进行了分析。我们认为，目前的理论结果和反射各向异性光谱实验之间的新的相互作用，可能会导致进一步澄清的结构和动力学细节的Si（100）氧化过程中的亚单层范围。
2004-11-25 cond-mat.mtrl-sci
Nanoscale Oxygen Defect Gradients in the Actinide Oxides
氧缺陷控制着催化、量子计算和核能等一系列材料的行为。理解和控制这些缺陷对于安全使用、储存和处置核燃料循环中的锕系氧化物特别重要，因为它们的氧化状态影响燃料的寿命、稳定性和地下水的污染。然而，这些系统中的纳米尺度波动知之甚少，可能导致体氧化行为的显着偏差。在这里，我们描述了第一次使用像差校正的扫描透射电子显微镜和电子能量损失谱，以解决在UO $_2$表面的局部氧缺陷环境的变化。我们观察到大的图像对比度和光谱的变化，反映了在纳米级，我们通过第一性原理计算和图像模拟量化的间隙氧含量的存在相当大的梯度。这些研究结果揭示了一个前所未有的水平的过剩氧纳入一个复杂的近表面的空间分布，提供了新的洞察缺陷形成的途径和动力学在UO $_2$氧化。
2019-03-13 cond-mat.mtrl-sci
Crystallographic-orientation dependence of the early-stage oxidation of Zr single crystals: an XPS study of suboxide formation and in-depth distribution
Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA)（阿根廷国家原子能委员会）；Instituto de Nanociencia y Nanotecnología, CNEA-CONICET（纳米科学与技术研究所，CNEA-CONICET）
本研究通过XPS揭示Zr单晶早期氧化受晶向影响，近棱柱取向比基面氧化更快更深，形成ZrO2外层及两种亚氧化物均匀分布，厚度随压力变化。
2026-09-28 cond-mat.mtrl-sci
Evidence for the Active Phase of Heterogeneous Catalysts through In Situ Reaction Product Imaging and Multiscale Modeling
我们使用多尺度模型来分析激光诱导荧光（LIF）测量的CO氧化反应在Pd（100）在接近环境的反应条件。将基于密度泛函理论的活性催化剂的动力学蒙特卡罗模拟集成到反应器室内的质量传输的流体动力学模拟中，我们计算直接在催化剂表面上方的反应产物浓度。将针对不同表面模型计算的相应数据与测量的LIF信号进行比较，我们可以区分出主要激发实验测量的催化活性的信号。对于探测的CO氧化反应条件，实验活性是由于原始Pd（100），可能与表面上的其他（氧化）域共存。
2015-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Modelling the onset of oxide formation on metal surfaces from first principles
在金属表面上形成氧化物层是一个非热激活过程，在非常低的温度下在纳秒内自发发生。本文报道了裸金属表面，特别是Al（111）和TiN（001）的初始氧化的机理细节，通过密度泛函理论内的第一性原理分子动力学模拟获得。它示出，裸露的金属表面与O2分子的反应发生根据“热原子”的解离机制，这是触发由填充的σ星反键分子轨道，其特征在于由突然释放大量的动能。这种释放的能量提供了一个驱动力的金属/氧的位置交换过程，这是负责在几乎0 K和氧覆盖率远低于1单层（ML）的氧化物形成的开始。对氧化反应的进一步模拟表明，在Al（111）上形成了无序的TiO 2氧化物，而在TiN（001）上形成了有序的结构，在氧化物层下面的TiN晶格中留下了Ti空位簇。
2008-07-22 cond-mat.mtrl-sci
Kinetic study of the oxide-assisted catalyst-free synthesis of silicon nitride nanowires
报道了在1200-1440 ℃温度范围内，由硅纳米颗粒与N2反应合成Si_3N_4纳米线。氮化条件使得通过颗粒中氧化硅的存在和通过硅在没有催化剂的情况下的活性氧化来促进与氮的反应。结果表明，Si到Si 3 N4的转化率取决于实验中使用的硅颗粒的量，并且通常，对于更大的量，反应减慢。这种趋势是由颗粒堆积造成的，颗粒堆积限制了炉内气氛和内部颗粒周围气氛之间的气体交换。在第一阶段中，局部氧分压在内部颗粒周围增加并局部抑制氮化。如果反应物Si纳米颗粒的量足够小，则避免了这种外在效应，并且可以测量本征氮化动力学。实验表明，本征动力学不依赖于温度。
2008-11-21 cond-mat.mtrl-sci
Vapor-liquid-solid growth of serrated GaN nanowires: Shape selection driven by kinetic frustration
化合物半导体纳米线是几种纳米电子器件的有前途的构建块，但无法可靠地控制其生长形态是一个主要的挑战。在这里，我们报告了金催化的气液固（VLS）生长的GAN纳米线的控制生长方向，表面极性和表面粗糙度。我们开发了一个理论模型，涉及的生长形式的动力学挫折引起的V（N）/III（Ga）的比例在整个生长纳米线前的变化。模型预测验证的趋势所引起的系统变化的催化剂颗粒尺寸和加工条件的生长形态。我们的研究所强调的形状选择的原则铺平了道路，技术相关的化合物半导体纳米线的形态控制。
2013-05-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Simulation of metal-oxide melt interaction in view of kinetics of chemical reactions in the interphase boundary
金属熔体和炉渣之间的氧化还原反应的热力学分析（1）为某些实际问题提供了答案，例如特定化学反应的路径，最终（平衡）相组成以及在给定物理参数下被还原和氧化的元素。虽然这是相当可观的，但显然不足以分析实际的技术系统，因为尽管焊接和冶金过程温度很高，但通常无法实现所需的平衡。因此，这里必须解决一个动态问题，即计算作为时间函数的相组成。如果不知道每个阶段中元素浓度的变化率以及工艺参数，这是无法实现的。相关研究详见（2-19）。本文分析了金属与氧化物熔体界面物理化学过程的特殊动力学特征。
2018-10-24 cond-mat.mtrl-sci
Work-Function-Resolved Imaging of Relaxation Oscillations and Chemical Spillover in CO Oxidation over Platinum Surfaces
Brno University of Technology（布尔诺理工大学）；Shanghai Tech University（上海科技大学）
研究通过原位扫描电镜与频率调制开尔文探针力显微镜结合，揭示铂表面CO氧化中反应前沿的工作函数变化，发现化学波溢流过程具有显著的时间不对称性和空间异质性阈值。
2026-03-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Third-Body Stabilization of Supercritical CO2 in CO Oxidation: Development and Application of a ReaxFF Force Field for the CO/O/CO2 System
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文开发了适用于CO2/CO/O系统的ReaxFF力场，用于研究超临界CO2环境中CO氧化反应的第三体稳定化机制，揭示了反应动力学和能量耗散特性。
2026-04-05 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Optically Facet-Resolved Reaction Anisotropy in Two-Dimensional Transition Metal Dichalcogenides
介观晶体化学反应中各向异性的定量化主要依靠电子显微镜和衍射的结合。在这项工作中，我们建立了晶体小面分辨动力学测量的氧化反应在2D过渡金属二硫属化物（TMD）使用光学二次谐波发生光谱和扫描探针显微镜。我们发现，他们的键断裂反应的面内各向异性是由他们的结构和强烈的材料依赖性之间的四个TMD。小平面分辨分析直接显示，反应进行最快（最慢）的硫族元素（金属）终止的锯齿形边缘与扶手椅边缘在中间。诱导三角氧化图案的各向异性的程度是高得多的二硫化钼和MoSe 2比WS2和WSe 2。基于边缘特定反应速率的动力学Wulff构建验证了材料依赖的介观反应模式。我们还表明，该反应是在基板介导的缺陷位于底部和顶部表面的二维TMD。
2021-07-16 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Bias-triggered conductivity relaxation (BCR): a unique tool to simultaneously investigate thermodynamics, kinetics and electrostatic effects of oxygen reactions in MIEC thin films
TU Wien（维也纳工业大学）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, LMGP（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）；Institute of Chemical Technologies and Analytics, TU Wien（维也纳工业大学化学技术与分析研究所）；Université Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, G2ELab – Institut Néel（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
BCR通过结合电和化学驱动力，提供对氧化物中氧反应热力学、动力学和静电效应的综合研究，提升电极性能和催化效率。
2026-01-22 cond-mat.mtrl-sci
Understanding the oxidation of pure Tungsten in air and its impact on the lifecycle of a fusion power plant
本研究通过实验表征纯钨在400-1050°C空气中的氧化行为，揭示了三层氧化皮结构及高温下粉尘剥落问题，并探讨了其对聚变电厂维护、氚渗透及除氚效率的影响。
2025-09-26 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.plasm-ph
