工业催化--吸附作用与多相催化ppt课件

1、“工业催化工业催化 (1)(1)催化剂能改动化学反响速度常数。催化剂能改动化学反响速度常数。(2)(2)催化剂的性能取决于其化学组成催化剂的性能取决于其化学组成, ,与其他与其他要素无关。要素无关。(3)(3)加氢催化剂对脱氢反响也有活性。加氢催化剂对脱氢反响也有活性。(4)(4)在反响前后其组成和数量都不变，故催化在反响前后其组成和数量都不变，故催化剂运用没有时间限制。剂运用没有时间限制。判别以下说法对不对判别以下说法对不对有奖哦！有奖哦！第三章 吸附作用与多相催化【教学内容】【教学内容】第一节第一节 固体催化剂构造层次与多相催化的反响步骤固体催化剂构造层次与多相催化的反响步骤第二节第二节

2、吸附根本知识与吸附等温线吸附根本知识与吸附等温线第三节第三节 金属外表化学吸附金属外表化学吸附第四节第四节 氧化物外表化学吸附氧化物外表化学吸附【教学要求】【教学要求】掌握多相催化的反响的传质过程，内外分散；吸附过程，吸掌握多相催化的反响的传质过程，内外分散；吸附过程，吸附态；外表反响；脱附过程；解纳米资料的外表效应、附态；外表反响；脱附过程；解纳米资料的外表效应、小尺寸效应、量子效应的缘由；小尺寸效应、量子效应的缘由；了解吸附等温线，熟练运用了解吸附等温线，熟练运用BETBET方程计算固体催化剂比外表方程计算固体催化剂比外表积；积；了解金属、金属氧化物、半导体氧化物外表上的化学吸附。了解金属

3、、金属氧化物、半导体氧化物外表上的化学吸附。第一节第一节 固体催化剂构造层次与固体催化剂构造层次与 多相催化的反响步骤多相催化的反响步骤这里讲的多相催化用催化剂：固体催化剂。多相催化：液这里讲的多相催化用催化剂：固体催化剂。多相催化：液固，气固，气液固，主要是气固反响。固，气固，气液固，主要是气固反响。在讲解多相催化反响步骤前，我们先了解工业固体催化剂在讲解多相催化反响步骤前，我们先了解工业固体催化剂的宏观物性构造构造层次。的宏观物性构造构造层次。1.1 1.1 催化剂的构造层次催化剂的构造层次催化剂构造层次仅是对固体催化剂而言，是我们看催化剂的一种方式，或者说催化剂的宏观构造。固体催化剂根本

4、上有四个层次组成：、催化剂的外形、催化剂的孔及其孔构造、催化剂的外外表及其孔壁称为：内外表、构成催化剂内外外表的物质构造和组成1. 1.催化剂外形催化剂外形催化剂是一种实真实在的客观物体，催化剂是一种实真实在的客观物体，因此就有一定的宏观外形。这些外因此就有一定的宏观外形。这些外形并不是恣意确定的，而是由传质、形并不是恣意确定的，而是由传质、传热角度出发来设计的。传热角度出发来设计的。催化剂的外形常见有：催化剂的外形常见有：园柱形实心园柱形、园柱形实心园柱形、拉西环状；球形；粒拉西环状；球形；粒形；其它特殊形如：形；其它特殊形如：挤条状、蜂窝状、星外挤条状、蜂窝状、星外形等形等2、催化剂的孔及

5、其孔构造、催化剂的孔及其孔构造从催化剂固体的内部看，催化剂内存在着许从催化剂固体的内部看，催化剂内存在着许许多多的大小不一的孔。许多多的大小不一的孔。大孔大孔(粗孔粗孔) 50 nm 汞孔度计法汞孔度计法(压汞法压汞法), macropore中孔中孔(细孔细孔) 250 nm, N2气体吸附法气体吸附法, mesporore微孔微孔2 nm 作为内外表积处置作为内外表积处置, micropore.用孔径下的孔体积对孔径作图，用孔径下的孔体积对孔径作图，就得一条曲线，称之为孔分布曲线就得一条曲线，称之为孔分布曲线称孔分布，也称孔构造称孔分布，也称孔构造.催化剂的孔起着保送反响物和产物的作用，即在

6、孔中发生传质催化剂的孔起着保送反响物和产物的作用，即在孔中发生传质孔构造可在几个方面影响催化剂性能：孔构造可在几个方面影响催化剂性能：1 1不同孔大小，具有不同的分散速率，影响活性和选择性。不同孔大小，具有不同的分散速率，影响活性和选择性。 2 2孔大小一定时，小孔有利于小分子富集，改动反响物浓孔大小一定时，小孔有利于小分子富集，改动反响物浓度比，影响选择性。度比，影响选择性。3 3孔的构造影响催化剂的机械强度。孔越多、越大，有利孔的构造影响催化剂的机械强度。孔越多、越大，有利于传质，可易粉化。于传质，可易粉化。4 4当孔径当孔径1nm1nm时，孔的大小就与反响物、产物分子的大小时，孔的大小就

7、与反响物、产物分子的大小相近，产生择形催化，影响催化剂的选择性和活性。相近，产生择形催化，影响催化剂的选择性和活性。孔与催化孔与催化3 3、催化剂的外外表及其孔壁称为：内外表、催化剂的外外表及其孔壁称为：内外表催化剂的孔仅能获得最正确的传质效率，而反响催化剂的孔仅能获得最正确的传质效率，而反响物只需附着在催化剂的外表上才能够与催化剂外物只需附着在催化剂的外表上才能够与催化剂外表活性中心的原子、或离子、或原子团、或离子表活性中心的原子、或离子、或原子团、或离子团产生化学相互作用，而被活化。团产生化学相互作用，而被活化。构成催化剂的第三层次就是催化剂的外外表和内构成催化剂的第三层次就是催化剂的外外

8、表和内外表。外表。催化剂的内外外表就是反响物与催化剂相互接触催化剂的内外外表就是反响物与催化剂相互接触的界面的界面内外外表积的测定方法：内外外表积的测定方法：、物理吸附法，也称、物理吸附法，也称BETBET法，法，它所测出的外表积为催化剂的总外表积。它所测出的外表积为催化剂的总外表积。、化学吸附法，、化学吸附法，它所测出的外表积为催化剂的活性外表积。它所测出的外表积为催化剂的活性外表积。与催化活性的关系与催化活性的关系:内外外表内外外表活性中心数活性中心数反响物与活性中心碰撞反响物与活性中心碰撞几率几率反响物被活化的几率反响物被活化的几率催化活性催化活性与平均孔半径的关系与平均孔半径的关系:平

9、均孔半径平均孔半径分散传质速率分散传质速率内外表内外表活性中心数活性中心数催化活性催化活性or 检查助剂的作用检查助剂的作用当参与少量时当参与少量时引起活性外表积引起活性外表积S S活活，反响速率，反响速率rr，活性，活性，那么这种助剂为构造性助剂，那么这种助剂为构造性助剂假设活性外表积假设活性外表积S S活变化不大，反响速率活变化不大，反响速率rr，活性活性，那么为调变性助剂或称电子性助，那么为调变性助剂或称电子性助剂剂判别催化剂失活缘由判别催化剂失活缘由当催化剂失活时，有总外表积当催化剂失活时，有总外表积SBETSBET或活性外表积或活性外表积S S活活，那么失活缘由能够为烧结载体烧结，或

10、活，那么失活缘由能够为烧结载体烧结，或活性组份烧结性组份烧结假设总外表积假设总外表积SBETSBET不变或变化不大，而活性外表积不变或变化不大，而活性外表积S S活活，那么失活缘由能够为中毒，或杂质堆积，那么失活缘由能够为中毒，或杂质堆积. .4. 4. 构成催化剂内外外表的物质构造和组成构成催化剂内外外表的物质构造和组成催化剂的外表仅是反响物与催化剂相接触的界面，催化剂的外表仅是反响物与催化剂相接触的界面，它本身不能够与反响物分子发生化学作用，使其它本身不能够与反响物分子发生化学作用，使其活化。活化。第四层次：构成这些外表的物质构造、外表形貌、第四层次：构成这些外表的物质构造、外表形貌、外表

11、组成、活性组份原子或离子的排布方式，这外表组成、活性组份原子或离子的排布方式，这些才是真正起催化作用的缘由。些才是真正起催化作用的缘由。催化剂的研讨开发与催化剂的构造层次催化剂的研讨开发与催化剂的构造层次 每个构造层次都会对催化剂的催化性能产生影响，每个构造层次都会对催化剂的催化性能产生影响，一个优良的催化剂往往具有这四个构造层次的最优一个优良的催化剂往往具有这四个构造层次的最优配置。配置。 不同的研讨目的及其催化剂的开发，对这四个构不同的研讨目的及其催化剂的开发，对这四个构造层次的着重点不同，实验室改良催化剂、开发催造层次的着重点不同，实验室改良催化剂、开发催化剂及其实际研讨，着眼点将是催化

12、剂的第四构造化剂及其实际研讨，着眼点将是催化剂的第四构造层次，即研讨活性组份的组成、外表构造与催化性层次，即研讨活性组份的组成、外表构造与催化性能的关系。能的关系。 工业化催化剂的开发研讨着眼点在第四构造层次工业化催化剂的开发研讨着眼点在第四构造层次的根底上，改良第二和第三构造层次，并使之最的根底上，改良第二和第三构造层次，并使之最优化。优化。 有关催化剂的传质、传热、动力学的研讨，就需有关催化剂的传质、传热、动力学的研讨，就需关注催化剂的第一、第二和第三构造层次，并对关注催化剂的第一、第二和第三构造层次，并对这些构造层次提出改良意见。这些构造层次提出改良意见。 总之，涉及催化剂的有关研讨都需

13、求思索催化剂总之，涉及催化剂的有关研讨都需求思索催化剂的这四个层次。只需这四个层次的最优化，才可的这四个层次。只需这四个层次的最优化，才可获得最正确工业型催化剂。获得最正确工业型催化剂。 1.2 1.2 多相催化的反响步骤多相催化的反响步骤从催化剂四个构造层次的性质和特点，不难了解为什么在多相从催化剂四个构造层次的性质和特点，不难了解为什么在多相催化反响中，反响步骤最起码由五七个步骤组成：催化反响中，反响步骤最起码由五七个步骤组成： 反响物分子从气相主流向催化剂外表和孔内分散；可分反响物分子从气相主流向催化剂外表和孔内分散；可分开：外分散，内分散，二步开：外分散，内分散，二步 2. 反响物分子

14、在催化剂外表上吸附；反响物分子在催化剂外表上吸附； 3. 被吸附的分子在催化剂外表上相互作用，或与气相分子被吸附的分子在催化剂外表上相互作用，或与气相分子进展外表进展外表 反响生成产物分子反响生成产物分子 4. 反响物分子从催化剂外表脱附；反响物分子从催化剂外表脱附； 5. 脱附了的反响物分子从催化剂外表向孔外分散至气相主脱附了的反响物分子从催化剂外表向孔外分散至气相主流。流。 可分开：内分散，外分散，二步可分开：内分散，外分散，二步1, 5 1, 5 分散过程，化工上称传质过程分散过程，化工上称传质过程2 2，4 4 吸附、脱附过程吸附、脱附过程3 3 外表反响过程外表反响过程 1. 1.分

15、散类型分散类型Diffusion Diffusion ： 分子间分散体相分散、容积分散分子间分散体相分散、容积分散bulk diffusionbulk diffusion： 阻力来自分子间的碰撞，在大孔大于阻力来自分子间的碰撞，在大孔大于100nm100nm或气体压或气体压力高时，常为分子间分散。外分散属于此类分散。此时，力高时，常为分子间分散。外分散属于此类分散。此时， DBT2/3/PT DBT2/3/PT 努森分散努森分散Knudsen diffusion)Knudsen diffusion) 在孔径为在孔径为1.5100nm1.5100nm的过渡孔中，或气体压力低时或孔的过渡孔中，或气

16、体压力低时或孔径小于分子平均自在程时，阻力主要来自分子与孔壁的碰径小于分子平均自在程时，阻力主要来自分子与孔壁的碰撞。撞。 DKT1/2 r DKT1/2 r 构型分散构型分散configuration diffusionconfiguration diffusion 当孔径当孔径1.5 nm1.5 nm时，分子的大小线度与孔径相当，属于时，分子的大小线度与孔径相当，属于同一数量级时的分散，分子在此孔径内的分散非常复杂，现同一数量级时的分散，分子在此孔径内的分散非常复杂，现尚未有有效实际对其进展分析。尚未有有效实际对其进展分析。1.2.1 1.2.1 传质过程传质过程mass transfer

17、mass transfer2.2.内分散与外分散内分散与外分散(inner/outer diffusion)(inner/outer diffusion)：在反响条件下，催化剂颗粒周围由反响物分子、产物分子和在反响条件下，催化剂颗粒周围由反响物分子、产物分子和稀释剂分子等组成了一所谓的滞流层，分子由于其浓度的差稀释剂分子等组成了一所谓的滞流层，分子由于其浓度的差别而穿过此滞流层的分散过程，称为外分散过程。别而穿过此滞流层的分散过程，称为外分散过程。 而分子经催化剂外外表由催化剂内孔向内外表传送或从催而分子经催化剂外外表由催化剂内孔向内外表传送或从催化剂内外表向外外表传送的过程称为催化剂的内分散

18、过程。化剂内外表向外外表传送的过程称为催化剂的内分散过程。 分散传送过程遵照分散传送过程遵照 Fick Fick 第一定律：第一定律： dn/dt = - De( dc/dx) dn/dt = - De( dc/dx)3. 3.内分散与外分散的消除内分散与外分散的消除 有分散影响的反响动力学方程，称为宏观动力学方程有分散影响的反响动力学方程，称为宏观动力学方程(macroscopic dynamic equation)(macroscopic dynamic equation)。 无分散影响的动力学方程称为本征动力学方程无分散影响的动力学方程称为本征动力学方程(intrinsic dynami

19、c equation )(intrinsic dynamic equation )。 为充分发扬催化剂作用，应尽量消除分散过程的影响外分散阻力：气固或液固边境的静止层消除方法：提高流速内分散阻力：催化剂颗粒空隙内径和长度及弯曲度消除方法：减小催化剂颗粒大小，增大催化剂空隙直径外分散的阻力来自静止的边境层，外分散的阻力来自静止的边境层，流体的线速直接影响静止层的厚度。流体的线速直接影响静止层的厚度。消除：提高反响气体流速，直至反消除：提高反响气体流速，直至反响速度不随反响流体的流速变化而响速度不随反响流体的流速变化而改动时，就以为曾经消除了外分散改动时，就以为曾经消除了外分散的影响。的影响。内分

20、散阻力来自催化剂颗粒孔隙内径和内分散阻力来自催化剂颗粒孔隙内径和长度长度内分散的消除：通常是减少催化剂的粒内分散的消除：通常是减少催化剂的粒度，直至反响速度不随粒径大小而改动度，直至反响速度不随粒径大小而改动时，便以为曾经消除了内分散的影响。时，便以为曾经消除了内分散的影响。1. 2. 2 1. 2. 2 吸附过程吸附过程 (Adsorption) (Adsorption)1.物理吸附和化学吸附物理吸附和化学吸附(physisorption and chemisorption)后面要重点讲吸附，催化的重要环节后面要重点讲吸附，催化的重要环节2.吸附势能(potential energies f

21、or adsorption) 吸附过程中的能量变化可由吸附的势能曲线来阐明.曲线曲线P P物理吸附，物理吸附热物理吸附，物理吸附热QPQP曲线曲线C C化学吸附，化学吸附，H2H2分子解离化学吸附，吸附热分子解离化学吸附，吸附热QCQC热化学解离能：热化学解离能：DHDHH H从始态到化学吸附完成体系合计放出能量从始态到化学吸附完成体系合计放出能量 DH DHH HQCQC化学吸附活化能：化学吸附活化能：Ea Ea 脱附活化能：脱附活化能：Ed Ed H2在在Ni外表上吸附的势能曲线外表上吸附的势能曲线3. 3.吸附热吸附热(heat of adsorption)(heat of adsorp

22、tion) 在多相反响催化过程中，吸附物种与催化剂外表的键合在多相反响催化过程中，吸附物种与催化剂外表的键合构成化学吸附键的强弱，由反响物与催化剂的性质和吸构成化学吸附键的强弱，由反响物与催化剂的性质和吸附条件决议。其数值可由化学吸附热来度量。吸附热大，附条件决议。其数值可由化学吸附热来度量。吸附热大，吸附键强；吸附热小，吸附键弱。吸附热又分积分吸附吸附键强；吸附热小，吸附键弱。吸附热又分积分吸附热热 和和 微分吸附热。微分吸附热。 q q积分积分=Q/n ,=Q/n ,常用于区分物理吸附和化学吸附常用于区分物理吸附和化学吸附 q q微分微分dQ/dn dQ/dn ，是外表覆盖度，是外表覆盖度

23、 的函数，的函数，q q微分与微分与 的的关系通常关系通常 有三种关系，稍后将展开引见。有三种关系，稍后将展开引见。 4. 4.吸附态吸附态(adsorbed state)(adsorbed state) 吸附态是吸附物种与催化剂外表相互作用的形状，包括三吸附态是吸附物种与催化剂外表相互作用的形状，包括三方面的内容：方面的内容： 被吸附的分子能否解离，可将吸附分为解离吸附和缔合被吸附的分子能否解离，可将吸附分为解离吸附和缔合吸附；吸附； 催化剂外表吸附中心的形状是原子、离子还是它们的集催化剂外表吸附中心的形状是原子、离子还是它们的集团。吸附物占据一个原子或离子时的吸附称为单点吸附。团。吸附物占

24、据一个原子或离子时的吸附称为单点吸附。占据两个占据两个 或两个以上的原子或离子所组成的集团或金属或两个以上的原子或离子所组成的集团或金属簇时的吸附称为多点吸附。簇时的吸附称为多点吸附。 吸附键是共价键、离子键还是配位键以及吸附物所带电吸附键是共价键、离子键还是配位键以及吸附物所带电荷的类型与多少。荷的类型与多少。例如：H2在Pt111面上的吸附态 H H H H H H Pt Pt Pt Pt Pt Pt (1) (2) (3) (4) O O C C M M M 线式吸附 桥式吸附 反响物在催化剂上的不同吸附态，对构成不同的产物起着非常重要的作用。如桥式吸附的CO经过加氢，得到的是醇类产品甲

25、醇、乙醇等，而线式吸附的CO经过加氢，得到的是烃类产品甲烷、乙烷等例如：例如：CO在在Ni、Pt、Pd等金属上的吸附态等金属上的吸附态1.2.3 1.2.3 外表反响外表反响(Surface reaction)(Surface reaction)反响物分子在催化剂外表上进展化学吸附后，只需温度反响物分子在催化剂外表上进展化学吸附后，只需温度足够高，能产生活化的活性物种过渡态，可在固体足够高，能产生活化的活性物种过渡态，可在固体外表迁移，随之进展化学反响。外表迁移，随之进展化学反响。活性物种在催化剂外表上进展化学吸附，既不能太强，活性物种在催化剂外表上进展化学吸附，既不能太强，也不能太弱，太强了

26、不利于它们的迁移，接触。太弱时也不能太弱，太强了不利于它们的迁移，接触。太弱时那么会在反响之前就脱附流失。那么会在反响之前就脱附流失。催化剂始态终态不改动：存在催化循环催化剂始态终态不改动：存在催化循环1.2.4 1.2.4 脱附过程脱附过程(Desorption)(Desorption)脱附是吸附的逆过程。遵照与吸附一样的规律。就脱附是吸附的逆过程。遵照与吸附一样的规律。就产物而言，不希望其在催化剂外表上吸附太强，否产物而言，不希望其在催化剂外表上吸附太强，否那么会妨碍反响物分子的接近外表，使活性中心得那么会妨碍反响物分子的接近外表，使活性中心得不到再生，成为催化剂的毒物。假设目的产物为一不

27、到再生，成为催化剂的毒物。假设目的产物为一中间产物，那么又希望它生成后迅速脱附，以防止中间产物，那么又希望它生成后迅速脱附，以防止进一步分解或进展反响。进一步分解或进展反响。第二节第二节 吸附根本知识与吸附等温线吸附根本知识与吸附等温线2.1 吸附根本知识吸附根本知识2.1.1 2.1.1 吸附热效应吸附热效应2.1.2 2.1.2 吸附与催化吸附与催化2.1.2 2.1.2 化学吸附类型与吸附态化学吸附类型与吸附态2.2.12.2.1吸附等温线吸附等温线 是指固定在某一温度下，当吸附体系的吸附到达是指固定在某一温度下，当吸附体系的吸附到达平衡时，吸附量常以体积计与压力的关系曲线。平衡时，吸附

28、量常以体积计与压力的关系曲线。 吸附等温线定量地表达了固体催化剂吸附剂吸附等温线定量地表达了固体催化剂吸附剂对气态物质吸附质的吸附才干。它反映的是吸对气态物质吸附质的吸附才干。它反映的是吸附体系的内在性质。附体系的内在性质。2.2 吸附等温线吸附等温线( adsorption isotherm)2.2.2 吸附等温方程吸附等温方程1 Langmuir吸附等温方程吸附等温方程 Langmuir 吸附是一种理想的吸附，它基于以下的吸附是一种理想的吸附，它基于以下的假设：假设： 吸附外表是均匀性；吸附外表是均匀性； 吸附分子之间没有相互作用；吸附分子之间没有相互作用； 只发生单层吸附只发生单层吸附

29、q微分与微分与的关系为常数的关系为常数 Langmuir吸附等温式的几种情况1.简单的简单的Langmuir吸附等温式单分子吸附，吸附吸附等温式单分子吸附，吸附分分 子不解离子不解离 2.单分子解离吸附的单分子解离吸附的Langmuir等温式等温式 3.竞争吸附的竞争吸附的Langmuir等温式等温式简单的简单的Langmuir吸附等温式吸附等温式单分子解离吸附的单分子解离吸附的Langmuir等温式等温式竞争吸附的竞争吸附的Langmuir等温式等温式2 Temkin 吸附等温方程式：吸附等温方程式： 该式是在研讨该式是在研讨 N2、H2、NH3体系于铁催化剂体系于铁催化剂上化学吸附时总结出

30、来的，无极值，用于中等吸附。上化学吸附时总结出来的，无极值，用于中等吸附。该物系的吸附热的变化随覆盖率程度的添加而线性该物系的吸附热的变化随覆盖率程度的添加而线性下降。下降。 3 Freundlich吸附等温式吸附等温式 此式假定吸附热的变化随覆盖率程度的添加此式假定吸附热的变化随覆盖率程度的添加按对数下降。覆盖率的适宜范围在按对数下降。覆盖率的适宜范围在0.20.8之间。在之间。在指定范围内，指定范围内，H2在在W粉上的化学吸附遵照此等温粉上的化学吸附遵照此等温式。式。(4) Brunaue-Emmett-Teller吸附等温式吸附等温式 -BET方程方程 BET方程是在方程是在Langmu

31、ir吸附实际根底上开展起来的。吸附实际根底上开展起来的。吸附外表是均匀性，另外基于两点假设：吸附外表是均匀性，另外基于两点假设：物理吸附为分子间力，被吸附的分子和气相分子物理吸附为分子间力，被吸附的分子和气相分子之间仍有此种力，可发生多层吸附；之间仍有此种力，可发生多层吸附；吸附平衡时，每吸附层上的蒸发速度等于凝聚速吸附平衡时，每吸附层上的蒸发速度等于凝聚速度。与气相到达平衡。度。与气相到达平衡。 对每一层的吸附和脱附都能写出相应的吸附平衡式，经过一定的数学处置，可得以下的BET方程： P - 为吸附时的平衡压力 P0 - 吸附气体在给定温度下的饱和蒸汽压 Vm - 外表构成单分子层吸附所需求

32、的气体体积 C - 与吸附热有关的常数 以以N2作吸附剂，用作吸附剂，用BET法测定硅胶的比外表积法测定硅胶的比外表积Sg(m2/g),所测结果符合所测结果符合BET线性方程。线性方程。其斜率为其斜率为13.8510-3 cm-3(STP，截距为截距为0.1510-3cm-3(STP), 样品重为样品重为0.85g，试求硅，试求硅胶的比外表积。胶的比外表积。 知：知：N2的分子截面积为的分子截面积为16.210-20 m2 ；阿伏伽；阿伏伽德罗常数为德罗常数为6.021023。 比外表积测定原理、实验方法请参看教材比外表积测定原理、实验方法请参看教材11.3.1第三节第三节 金属外表化学吸附金

33、属外表化学吸附化学吸附研讨用的金属外表化学吸附研讨用的金属外表用于研讨吸附研讨的金属外表，必需是知化学组成，清洁的，用于研讨吸附研讨的金属外表，必需是知化学组成，清洁的，外表杂原子的性质和浓度是可以弄清楚的。有以下四类：外表杂原子的性质和浓度是可以弄清楚的。有以下四类： 金属丝金属丝 金属薄膜金属薄膜 金属箔片金属箔片 金属单晶运用最为普遍金属单晶运用最为普遍金属外表上分子的吸附态金属外表上分子的吸附态 分子吸附在金属催化剂外表，与其外表原子间构成吸附键，构成分子的吸附态。 吸附键可以是共价键、配位键或离子键。吸附态有以下两种： 分子在吸附之前必需解离；如饱和烃分子，分子氢等 具有孤对电子或电

34、子的分子，可以非解离地化学吸附，然后经过相关的分子轨道再杂化进展。如乙烯、乙炔、苯、CO的化学吸附等。 如：苯化学吸附，吸附前苯分子的6个电子经过吸附与金属原子之间构成配位键，如下所的示： 又如：CO的化学吸附，既有电子，也有孤对电子参与，所以有多种吸附态。线性或桥式吸附很容易用红外光谱分析。而-键合，是指CO化学吸附构成吸附键时，C占用孤对电子的5轨道与金属原子的空dz2轨道构成键，而金属原子占用dxy 轨道的电子，与CO分子中空的* 轨道构成键。从而使得CO得到活化。分子在金属外表的活化与其吸附强度分子在金属外表的活化与其吸附强度 在催化反响中，金属，特别是过渡金属的重要功能是将双原子分子

35、解离活化，为别的反响分子或中间产物提供这些活化的原子。 普通地说，金属对气体分子化学吸附强度的顺序为： O2C2H2 C2H4 CO H2 CO2 N2 N2 最难吸附。 金例外，它甚至对O2 不发生化学吸附。 请根据下表列出的信息，判别应选何种金属作为请根据下表列出的信息，判别应选何种金属作为合成氨催化剂是适宜的。为什么？合成氨催化剂是适宜的。为什么？金属外表上化学吸附的运用金属外表上化学吸附的运用 金属负载型的催化剂和多组分的金属催化剂的外表积，经常可以用气体化学吸附的方法丈量。常用的化学吸附气体是H2 、CO、 O2 和N2O。 吸附-滴定法也可以用于上述用途。如H2 - O2 滴定法。

36、即用吸附的氧与气相的氢分子之间的反响。(参见教材12.1.3第四节第四节 氧化物外表化学吸附氧化物外表化学吸附氧化物外表上的化学吸附较之金属外表上的吸附要氧化物外表上的化学吸附较之金属外表上的吸附要复杂的多，这是由于：复杂的多，这是由于： 1氧化物外表含有阳离子和阴离子两类物种，氧化物外表含有阳离子和阴离子两类物种，其相对量及空间排布随晶面而变化，吸附时，这两其相对量及空间排布随晶面而变化，吸附时，这两类的物种都有能够参与；类的物种都有能够参与； 2氧化物的热稳定性相差很大，对于过渡金属，氧化物的热稳定性相差很大，对于过渡金属，在真空或在空气中受热就能够发生化学组成的变在真空或在空气中受热就能够发生化学组成的变化；化； 3对于多元复合氧化物，其外表上组成很难对于多元复合氧化物，其外表上组成很难确定。确定。金属氧化物