7 金属氧化物催化剂】ppt课件

1、Catalysis Chemistry,Lecturer: 王峰云 ,催化化学,6. 过渡金属氧化物催化剂 及其催化作用,6.1 催化剂的应用,主要催化氧化还原性反应 催化剂主要是过渡族元素 IV BVIII B和 IB、 IIB副族元素的氧化物。而且催化剂多由两种或多种氧化物组成。 这些氧化物具有半导体性质，所以又称氧化物催化剂为半导体催化剂。 为什么这些氧化物能用于氧化还原型催化反应呢？,6.2 过渡金属氧化物催化剂的电子特性,金属氧化物中金属阳离子的d电子容易失去或得到电子 过渡金属氧化物多具有半导体性质,6.3 Theory of semiconductor energy belt,6

2、.3.1 Energy belt,2个Na+ 23S1 N个Na N3S1,Back,5-10eV,0.2-3eV,6.3.2 半导体分类,Ef 费米能级（最高占有与最低未占轨道中间），电子平均位能 逸出功 =最高未占轨道能量- Ef,6.4 半导体的形成,ZnO中Zn过量，它存在于晶体内间隙处，Zn+束缚一个e，以保持中性。 Zn+e is called donor,Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2- O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2-,n type （1） 含有过量金属原子的非化学计量化合物,（2）

3、用高价离子取代晶格中正离子,（3）通过向氧化物晶格间隙掺入电 负性小的杂质原子,Li + Zn 2+ Li+ + Zn+,P type,NiO中Ni缺位。 Ni3+ Ni2+ acceptor,Ni2+ O2- Ni2+ O2- Ni2+ O2- O2- Ni2+ O2- O2- Ni2+ Ni2+ O2- Ni2+ + O2- Ni2+ + O2- O2- Ni2+ O2- Ni2+ O2- Ni2+,(1) 正离子缺位的非化学计量的氧化物,（2）用低价正离子取代,（3）向晶格掺入电负性大的间隙原子,F + Ni 2+ F- + Ni 3+,6.5 Adsorption and Reacti

4、on on Metal Oxide,Back,6.5.1 On n- type Adsorption,吸附氧(O 2-) 吸量很小, 且使电导率下降。 吸附氢 ( H+ ) 吸量大, 且使导电率升高.,Reaction 加氢，脱氢,6.5.2 On p-type,吸附氧(O 2-) 吸量大, 且使电导率升高。 吸附氢 ( H+ ) 吸量小, 且使导电率下降.,Adsorption,Reaction 氧化,6.5.3 吸附态分子带电情况,6.6 氧化物催化剂的半导体机理 （吸附氧参与）,2N2O,MO,2N2 + O2,Mechanism,Activity: p n. Explain or ,例

5、如：,P导带能级 N导带能级 而，是慢步骤，P导带易接受O- 电子，加速了反应。,p,n,6.7 Oxygen species and their function, O2-, O-是强亲电反应物，导致完全氧化。 O2-（晶格氧）是亲核试剂，没有氧化性质，用于选择氢化。,6.8酒精测试仪,可以对气体中酒精含量进行检测的设备有五种基本类型，即：燃料电池型（电化学）、半导体型、红外线型、气体色谱分析型、比色型。但由于价格和使用方便的原因，目前常用的只有燃料电池型（电化学型）和半导体型两种。,2） N型半导体氧化物型酒精测试仪,ZnO， SnO2等,酒精 + O2= CO2+ H2O,燃料电池酒精传感器,交警用酒精检测仪,2),燃料电池是当前全世界都在广泛研究的环保型能源，它可以直接把可燃气体转变成电能，而不产生污染，酒精传感器只是燃料电池的一个分支。燃料电池酒精传感器采用贵金属白金作为电极，在燃烧室内充满特种催化剂，使进入燃烧室内的酒精充分燃烧转变为电能，也就是在两个电极上产生电压，电能消耗在外接负载上，此电压与进入燃烧室内气体的酒精浓度成正比 。 与半导体型相比，燃料电池型呼气酒精测试仪具有稳定性好，精度高，抗干扰性好的优点。但是由于燃料电池酒精传感器的结构要求非