理想晶体是由一种称之为“原胞”的结构单位，在二维空间中重复排列而形成的一个无限“连续体”，但是实际存在的各种物质并不是无限连续的，它们都是有尽头的，这个尽头就是在不同物质的交界处——界面.表面问题不论在工程技术上或是日常生活中都到处可见，很多常见的物理化学过程如催化、腐蚀、摩擦和电子发射等都发生在“表面”.就大多数固体表面来说，无论在组分或是结构上都是和体内不一样的。试验采用表面分析技术，通过微观粒子与表面酌相互作用获得表面信息，然后综合所测结果得出结论。
1、实验部分
用美国物理电子公司生产的PHI一5702型多功能电子能谱仪(XPS)测定滤料表面的相对元素组成，激发源为铝KQ，高压14kV；用德国BRUKER公司生产的IFS66V／S型红外光谱仪(FTIR)测定滤料表面的化学结构，波数范围4000～400cm-1，最高分辨率0.01cm-1。
1.1XPS表征
将制备好的样品引入样品室，用一束单色的X射线激发.只要光子的能量大于原子、分子或固体中某原子轨道电子的结合能EB，便能将电子激发而离开，得到具有一定动能的光电子.由于x射线能量较高，所以主要得到的是来自原子的内层轨道的电子.光电子进入能量分析器，利用分析器的色散作用，可测得其按能量高低的数量分布.由分析器出来的光电子经倍增器进行信号放大，再以适当的方式显示、记录，得到XPS谱图.为防止分析时样品表面受到污染，样品室应保持1O一～10—8Pa的超高真空条件.整个系统和一台小型计算机相连，可实现操作、数据采集和处理以及数据输出的自动化。
XPS图谱分析表明：无烟煤的元素组成为si(109.2eV)，o(539.2eV)，C(291.6eV)，原子浓度分别为4.52，21.1596／和70.68，此外还含有少量的Fe和Al；活化沸石的元素组成为si(109.6eV)，O(539.6eV)，A1(82.4eV)，原子浓度分别为2O.93％，68.51和6.43，此外还含有少量的Fe和Ca；铝矾土陶瓷的元素组成为si(109.6eV)，O(539.6eV)，Al(82.0eV)，原子浓度分别为15.48，67.86和15.O2，此外还含有少量的Fe和Ca；磁铁矿的元素组成为Si(111.2eV)，O(541.6eV)，Fe(720.8eV)，原子浓度分别为15.3996／，70.979／5和9.91％，此外还含有少量的Ca和Al；沸石的元素组成为Si(110。4eV)，0(540.6eV)，A1(82.0eV)，原子浓度分别为19.43，73.15％和5.18，此外还含有少量的Fe和Ga.
1.2FTIR表征
无烟煤539.97cm处代表Fe2O3，1033.65cm处代表C～C伸缩振动，1430.92cm处代表～CH。不对称变形振动，1641.13cm处代表C—C伸缩振动3496.31cm处为羟基伸缩振动。
活化沸石536.11cm处代表Fe2o3，642.18ClTI处代表Al203，771.39cm～721.25cm处的窄带为Si—o对称伸缩振动，1002.80cm处宽而强的吸收为SiO。的伸缩振动，3444.24cm为Si0。一的伸缩振动处为羟基伸缩振动。
铝矾土陶瓷453.19cm处为SiO。弯曲振动，603.61cm、636.39cm处代表Al2O3，1081.87cm一。处强而宽的吸收峰为Si—O-Si伸缩振动，3448.09cm处为羟基伸缩振动。
磁铁矿453.19cm处为SiO弯曲振动，700ClTI_。～500cm处较宽的吸收带为Fe3，989.3OC1TI处强而宽的吸收为SiO。的伸缩振动，3652.52cm处为羟基伸缩振动。
沸石457.05cm处为SiO弯曲振动，536.11cm处代表Fe203，734.75em处代表Si一0对称伸缩振动，1010.52cm一处强而宽的吸收为SiO。卜的伸缩振动，3446.17cm处为羟基伸缩振动。
2、结果分析
2.1表面基团
综合XPS及FTIR测试结果可知，5种滤料表面均存在吸附水，无烟煤表面主要由有机化合物组成，活化沸石表面主要由Si0、硅酸盐类化合物、Al2O3及Fe2o3。组成，铝矾土陶瓷表面主要由SiO2和Ai2o3。组成，磁铁矿表面主要由SiO2硅酸盐类化合物和Fe304组成，沸石表面主要由SiO2硅酸盐类化合物及少量的Fe2O3组成。
2.2表面极性强弱分析
无烟煤滤料表面主要由有机基团组成，极性最弱；磁铁矿、活化沸石、铝矾土陶瓷和沸石4种滤料表面均为无机基团组成，因而极性强于无烟煤。磁铁矿、活化沸石、铝矾土陶瓷、沸石4种无机滤料的极性强弱可通过0原子的含量来比较。根据FTIR实验结果，把通过XPS试验测得的滤料中O的含量分为三部分：第一部分为仪器本身产生的O污染，第二部分为滤料表面固有的0原子，第三部分为吸附水中。原子.5种滤料的XPS试验条件相同，所以仪器本身产生的O污染相同。由于5种滤料试验前所采用的处理条件是相同的，所以吸附水的含量越大，则该种滤料表面的极性越强；滤料表面固有的0原子越多，则该种滤料表面的极性亦越强.综上所述，0原子的含量可以用来比较滤料表面的极性大小，据此可以判断沸石的极性最强，磁铁矿的极性强于活化沸石和铝矾土陶瓷，而活化沸石和铝矾土陶瓷的极性则相差不多。
5种滤料表面极性强弱表现为：沸石>磁铁矿>活化沸石>铝矾土陶瓷>无烟煤。
