Fe₂C薄膜

氧化驱动碳界面积聚

在氧化过程中，表面碳原子被排斥至内部界面形成石墨碳，为调控碳化铁表面碳分布提供了新途径。

Han, Xiao · Wang, He · Ren, Pengxu Ju · 丁奇 · Xueqian, Pang · 许健 · 温晓东 · Yu, Xin · 杨勇 · Niemantsverdriet, J. W.(Hans)

Journal of Physical Chemistry Letters 2026

参数信息

表面到次表面碳迁移势垒

1.65 eV

表面到次表面碳迁移势垒

0.9 eV

碳迁移速率提升

7

技术优势

碳路径原子级可视

通过STM/XPS结合DFT，直接观测到碳从表面到次表面再到埋藏界面的全过程：氧置换表面碳，持续氧化将其排斥至Fe/Cu界面，并形成石墨C-C键。

迁移速率快7个量级

共吸附氧将表面到次表面碳迁移势垒从1.65 eV降至0.9 eV，550 K下速率提升约7个数量级，极大促进碳的迁移与界面累积。

碳零损失全保留

氧化过程中碳不脱附为CO或CO₂：总C 1s强度守恒，仅碳的化学形态发生改变，为理解碳迁移提供干净基线。

应用场景

• 催化材料表面碳调控：通过氧化条件调控碳在铁基催化剂表面的迁移，优化活性位暴露与稳定性。
• 碳钢高温腐蚀防护：揭示碳在氧化层下的界面累积机制，为预测和抑制碳钢高温腐蚀提供依据。
• 铁基纳米材料氧化机理：提供从表面到埋藏界面的原子级碳迁移框架，解释氧化过程中的碳重分布。