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1、材料表界面第八章你现在浏览的是第一页，共65页一、金属材料概述一、金属材料概述二、金属的表面及表面反应二、金属的表面及表面反应三、金属表面上分子的吸附态三、金属表面上分子的吸附态四、金属的表面腐蚀四、金属的表面腐蚀五、金属的表面改性五、金属的表面改性你现在浏览的是第二页，共65页一、一、金属材料概述金属材料概述以以金属金属(包括包括纯金属与合金纯金属与合金)为基础的材料。为基础的材料。在在103103种元素中，金属元素有种元素中，金属元素有8181种种你现在浏览的是第三页，共65页金属材料的特点：金属材料的特点：1、常温下为、常温下为固体固体（Hg除外）除外）2、熔点熔点较高较高 也有较低的如
2、：也有较低的如：Sn、Pb、Zn、Al3、密度密度较大（较大（Mg、Al除外，除外，双烯烃双烯烃 烯烃烯烃 烷烃烷烃O2 C2H2 C2H4 CO H2 CO2 N2你现在浏览的是第四十五页，共65页三、金属表面上分子的吸附态三、金属表面上分子的吸附态一般催化反应中或对金属表面的化学热处理中经常用到的气体包括氢、一般催化反应中或对金属表面的化学热处理中经常用到的气体包括氢、氮、氧、一氧化碳、二氧化碳以及各种碳氢化合物等。氮、氧、一氧化碳、二氧化碳以及各种碳氢化合物等。你现在浏览的是第四十六页，共65页氢的吸附态氢的吸附态H2在金属表面是均裂解离吸附：在金属表面是均裂解离吸附：H2+2*2H*你
3、现在浏览的是第四十七页，共65页氧的吸附态氧的吸附态吸附过程相对比较复杂，一般会吸附过程相对比较复杂，一般会发生氧化作用发生氧化作用直至体相。而直至体相。而对于一些只在对于一些只在表面形成氧化层表面形成氧化层（如（如W W）。）。现在已经确定的有现在已经确定的有O-*，O2-*，O22-*，O2-*等负离子吸附态以等负离子吸附态以及电中性的氧吸附态，此外，在低温下还不稳定的及电中性的氧吸附态，此外，在低温下还不稳定的O3-*O-*+O2 O3-*O2（气）（气）O2（吸）（吸）O2-*2O-*2O2-*你现在浏览的是第四十八页，共65页氧的吸附态氧的吸附态不同的氧吸附态具有不同的催化能力。不同
4、的氧吸附态具有不同的催化能力。现在认为现在认为O-*的反应能力强，与烃类的深度氧化有关，的反应能力强，与烃类的深度氧化有关，而在乙烯而在乙烯的选择性氧化制环氧乙烷的的选择性氧化制环氧乙烷的AgAg催化剂上催化剂上O2-*是导致主反应的吸附是导致主反应的吸附态。态。你现在浏览的是第四十九页，共65页氮的吸附态氮的吸附态N2+M N=NMM(1)(1)一个表面原子吸附一个一个表面原子吸附一个N N原子；原子；(2)(2)两个表面原子吸附一个两个表面原子吸附一个N N2 2分子；分子；你现在浏览的是第五十页，共65页一氧化碳的吸附态一氧化碳的吸附态一氧化碳是最富有吸附变化的一种小分子气体常作为研究固
5、一氧化碳是最富有吸附变化的一种小分子气体常作为研究固体表面性质的探针使用。体表面性质的探针使用。CO在在Ni、Pt、Pd等金属上：线式和桥式等吸附态。等金属上：线式和桥式等吸附态。IR数据数据:直线型直线型C-O伸缩振动频率伸缩振动频率2000cm-1，桥型吸附态中，桥型吸附态中C-O1900cm-1你现在浏览的是第五十一页，共65页 CO的的3(HOMO)较大一端在较大一端在C端。因此端。因此,在在M(CO)n中中与与M配位配位的是的是CO 的的C端而不是端而不是O端端.CO的的HOMO以以C端与端与M空轨道形成空轨道形成配配键，键，而而M的的d轨道则与轨道则与CO的的LUMO形成反配位形成
6、反配位键。键。KK12131422CO你现在浏览的是第五十二页，共65页一氧化碳的吸附态一氧化碳的吸附态一氧化碳是最富有吸附变化的一种小分子气体常作为研一氧化碳是最富有吸附变化的一种小分子气体常作为研究固体表面性质的探针使用。究固体表面性质的探针使用。你现在浏览的是第五十三页，共65页CO吸附态与催化活性的关系吸附态与催化活性的关系在不同的条件下，在不同金属催化剂在呈现不同的吸在不同的条件下，在不同金属催化剂在呈现不同的吸附态对反应的活性是有很大影响的。附态对反应的活性是有很大影响的。如如CO甲烷化反应：采用甲烷化反应：采用Cu和和Pt，由于，由于CO吸附形式吸附形式为线形一位吸附，反应活性很
7、低。而采用为线形一位吸附，反应活性很低。而采用Ni，Pd时，时，由于为桥接二位吸附，反应活性很高。由于为桥接二位吸附，反应活性很高。一氧化碳的吸附态一氧化碳的吸附态你现在浏览的是第五十四页，共65页二氧化碳的吸附态二氧化碳的吸附态二氧化碳不能在金属表面形成配位吸附二氧化碳不能在金属表面形成配位吸附二氧化碳不能在金属表面形成配位吸附二氧化碳不能在金属表面形成配位吸附键，只能进行解离吸附。键，只能进行解离吸附。键，只能进行解离吸附。键，只能进行解离吸附。二氧化碳不易被金属表面吸附。二氧化碳不易被金属表面吸附。二氧化碳不易被金属表面吸附。二氧化碳不易被金属表面吸附。2M+CO2 MCO+MOFe、C
8、u、Ag、Mg、Nb、Pt、Ru 你现在浏览的是第五十五页，共65页烃类的吸附态烃类的吸附态（1 1）不饱和烯烃）不饱和烯烃不饱和烃由于有不饱和烃由于有 键存在，故很易在金属上化学键存在，故很易在金属上化学吸附，其不发生解离的吸附态分两类，即：吸附，其不发生解离的吸附态分两类，即：a.a.型型 不饱和烃的不饱和烃的 键均裂，键均裂，C C原子从原子从sp2sp2杂化变杂化变为为sp3sp3杂化（对烯烃）杂化（对烯烃）b.b.-型型也存在也存在C=CC=C、C-HC-H发生离解吸附情况发生离解吸附情况你现在浏览的是第五十六页，共65页（2 2）乙炔）乙炔乙炔在金属表面的吸附比乙烯强乙炔在金属表面
9、的吸附比乙烯强相应有相应有 一位或一位或二位吸附及离解吸附型。二位吸附及离解吸附型。烃类的吸附态烃类的吸附态你现在浏览的是第五十八页，共65页烃类的吸附态烃类的吸附态（3 3）苯）苯（4 4）饱和烃在金属上的化）饱和烃在金属上的化学吸附是离解吸附学吸附是离解吸附有六位有六位和二位和二位吸附缔合和解离吸附吸附缔合和解离吸附你现在浏览的是第五十九页，共65页一、金属材料概述一、金属材料概述二、金属的表面及表面反应二、金属的表面及表面反应三、金属表面上分子的吸附态三、金属表面上分子的吸附态四、金属的表面腐蚀四、金属的表面腐蚀五、金属的表面改性五、金属的表面改性你现在浏览的是第六十页，共65页金属催化
10、剂催化作用的典型剖析金属催化剂催化作用的典型剖析乙烯环氧化工业催化剂乙烯环氧化工业催化剂1.主催化剂主催化剂 Ag（535%），），负载在低表面大孔载体上负载在低表面大孔载体上2.助催化剂助催化剂 碱金属、碱土金属、稀土金属及贵金属碱金属、碱土金属、稀土金属及贵金属你现在浏览的是第六十一页，共65页3.反应机理反应机理1.主催化剂主催化剂 Ag（535%），），负载在低表面大孔载体上负载在低表面大孔载体上2Ag+O2 Ag2O2(吸附吸附)Ag2O2+C2H4 C2H4O+Ag2O4Ag2O+C2H4 2CO+2H2O+8AgAg2O+CO CO2+2Ag你现在浏览的是第六十二页，共65页净反
11、应净反应：7C2H4+6O2 6C2H4O+2CO2+2H2O你现在浏览的是第六十三页，共65页4.4.结论结论 A A、吸附态氧是该反应的关键、吸附态氧是该反应的关键B B、高氧覆盖度、高氧覆盖度 弱吸附态弱吸附态 低氧覆盖度低氧覆盖度 强吸附态强吸附态 凡是能减弱凡是能减弱OaOa与与AgAg之间的键能之间的键能C C、在、在AgAg表面能发生分子解离并形成表层的原子氧表面能发生分子解离并形成表层的原子氧D D、吸附态氧为关键氧种、吸附态氧为关键氧种你现在浏览的是第六十四页，共65页更更刺刺激激，更更清清爽爽生生活活像像一一杯杯水水，有有的的时时候候需需要要加加点点冰冰你现在浏览的是第六十五页，共65页