1、第二章多相催化反应第二讲宋伟明2.4化学吸附态n化学吸附态化学吸附态表明吸附物种在固体表面进表明吸附物种在固体表面进行化学吸附时的行化学吸附时的化学状态、电子结构和化学状态、电子结构和几何构型，几何构型，n化学吸附态和表面反应中间体的确定对化学吸附态和表面反应中间体的确定对揭示催化剂作用机理和催化反应机理非揭示催化剂作用机理和催化反应机理非常重要常重要2.4.1研究化学吸附态实验方法 用于这方面的实验方法有：红外光谱用于这方面的实验方法有：红外光谱（ I R 、 电 子 光 谱 、 光 电 子 能 谱电 子 光 谱 、 光 电 子 能 谱（XPS、固态核磁共振（固态核磁共振（MAS NMR以及
2、质谱（以及质谱（MS技术等。技术等。2.4.2吸附态包括三方面的内容n一一是被吸附的分子是否解离是被吸附的分子是否解离。可将吸附分为。可将吸附分为解离吸附和缔合吸附。解离吸附和缔合吸附。n二二是催化剂表面吸附中心的状态是原子、离是催化剂表面吸附中心的状态是原子、离子还是它们子还是它们的基团的基团。吸附物占据一个原子或。吸附物占据一个原子或离子时的吸附称为单位吸附；吸附物占据两离子时的吸附称为单位吸附；吸附物占据两个或两个以上的原子或离子所组成个或两个以上的原子或离子所组成的基团的基团时，时，称为多位吸附。称为多位吸附。n三三是吸附键类型是共价键、离子键、配位键是吸附键类型是共价键、离子键、配位
3、键还是混合键型，以及吸附物种所带电荷类型还是混合键型，以及吸附物种所带电荷类型与多少。与多少。氢的吸附态一氧化碳的吸附态nCO在在Ni、Pt、Pd等金属上等金属上n线式和桥式等吸附线式和桥式等吸附态态烯烃的吸附态n烯烃在金属上的缔合烯烃在金属上的缔合化学吸附化学吸附n吸附态有吸附态有 型和型和型两型两种种乙炔的吸附态n形成化学吸附态时，吸附粒子形成化学吸附态时，吸附粒子(分子、原分子、原子、离子或子、离子或基团基团)和催化剂表面可以形成和催化剂表面可以形成共价键、配位键和离子键。共价键、配位键和离子键。n催化剂中进入吸附态的成分，可以是催催化剂中进入吸附态的成分，可以是催化剂表面的原子或离子等
4、。化剂表面的原子或离子等。化学吸附态决定产物n 反应物在催化剂表面上的不同吸附态，反应物在催化剂表面上的不同吸附态，对形成不同的最终产物起着非常重要的作对形成不同的最终产物起着非常重要的作用。用。n例如，在乙烯氧化制环氧乙烷反应中认为例如，在乙烯氧化制环氧乙烷反应中认为O2- 导致生成目的产物环氧乙烷，而导致生成目的产物环氧乙烷，而O- 则则引起深度氧化生成引起深度氧化生成 CO2 和和H2O。n再如，在催化剂表面上桥式吸附的再如，在催化剂表面上桥式吸附的CO通通过加氢可以得到甲醇、过加氢可以得到甲醇、乙醇等乙醇等醇醇类，而线类，而线式吸附的式吸附的CO通过加氢，则得到烃类。通过加氢，则得到烃
5、类。有五种基本类型有五种基本类型 由于毛细管凝聚，在由于毛细管凝聚，在 这个区内，有可能观察这个区内，有可能观察到到滞后现象滞后现象、即在脱附、即在脱附时得到的等温线与吸附时得到的等温线与吸附时得到的等温线不重合。时得到的等温线不重合。=V/Vm, Vm为单分子层饱和吸附量为单分子层饱和吸附量P/VP呈线性关系，利用该直线呈线性关系，利用该直线的斜率和截距可求得的斜率和截距可求得Vm和和 2022-5-3126)1 (AAaaPkrAddkrdarr AAAAAPKPK1覆盖度：固体表面被吸附分子覆盖的分率。A + = A吸附速率脱附速率吸附平衡常数daAkkKAAAAAPKPK则1把把=V/
6、Vm代入上式，整理得代入上式，整理得：2022-5-31282/12/1222/1)(1)()1 (22AAAAAAddAAaaPKPKkrPkrAAakk两类气体在同一类吸附中心上吸附时，一种气两类气体在同一类吸附中心上吸附时，一种气体的吸附对另一种气体的吸附会产生抑制作用。体的吸附对另一种气体的吸附会产生抑制作用。2022-5-3130iiiiiipkpk1多分子吸附方程：吸附量与压力的关系是双曲线型。 BET方程被公认为是测定固体方程被公认为是测定固体表面积的标准方法表面积的标准方法。1.简述吸附等温方程的作用及其相互间的差别2.什么叫吸附势能曲线？3. 吸附态的含义是什么？4.写出H2、N2、CO、HF化学吸附态5.什么叫吸附热？6. 推导多分子吸附及解离吸附的Langmuir方程7. Langmuir吸附的四点假设是什么？
