近代物理技术在多相催化研究中的应用(ⅩⅧ)——第十四章STM在多相催化表面研究中的应用(上)

<正> 一、引言在多相催化的研究中,对载体表面结构和吸附行为的了解十分重要。在过去的几十年中,许多用于表面结构分析的技术先后问世,如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、场发射显微镜(FEM)、场离子显微镜(FIM)、低能电子衍射(LEED)俄歇谱仪(AES)、电子探针等。这些技术的发展和应用,在表面科学和多相催化领域的研究中起着重要的作用。但任何一种技术在应用中都存在这样或那样的局限,例如LEED要求样品具备周期性结构,光学显微镜和SEM的分辨率不足以分辨出表面原子。高分辨TEM主要用于薄层样品的体相和界面研究。FEM和FIM只能探测半径小于1000A的针尖上的原子结构和二维几何性质,且制样技术复杂,可用来作为样品的研究对象十分有限。还有一些表面分析技术,实际上观察到的是对较大区域(如大于10nm)和一定深度     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅰ) 序言

<正> 多相催化的研究与其他科学的研究一样,依赖于大量感性知识的积累,及在此基础上的理性思维,从而产生新概念、新理论,获得新的应用。素材的积累总离不开一定的实验方法,而实验研究方法的进步是     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅷ)——第七章 分子束-表面散射在多相催化动力学研究中的应用(上)

<正> 一、引言分子束技术在自然科学发展中起重要的作用,早期主要集中在物理学方面,以Stern为代表,早在20世纪20年代即运用分子束技术测试了原子磁矩,用实验证实了空间量子化与电子自旋的存在。在30年代利用分子束与有序表面作用获得衍射图,证实了分子、原子具有波、粒二重性,以实验支持了量子力学理论。     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅶ) 第六章 离子散射谱(ISS)在催化研究中的应用(下)

<正> 三、在催化研究中的应用 1.ISS用于具有规整表面的模型催化剂的研究 (1) 确定表面组成的定性与定量分析通常,用ISS定性分析规整的模型催化剂是比较容易的,但也有例外,如当入射离子的能量较低(<200—300ev)时,离子与表面原子的作用时间较长,原子对离子的运动轨迹影响较大,使实验结果偏离式(3)的理论值;或在样品导电性能差引起表面电荷积累时也会偏离理论值,此时的定性分析需要较多的对比考虑等技巧。 ISS的定量分析比定性分析困难得多。在同一表面上,原子序较低与较高的元素其灵敏度相差很大。同种元素以不同方式存在时,如在体相中或作为吸附质时其灵敏度可能大不相同。例如,作者所在实验室曾在     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(ⅩⅨ)——第十四章 STM在多相催化表面研究中的应用(下)

<正> (2)金属原子簇催化剂的观察对于金属原子簇化合物的研究在催化剂结构及催化机理研究中具有特殊的意义。以往的实验及理论分析指出,一个簇内含有2到100个原子的原子簇,会有某些其它任何形式的固体所没有的、很独特的体相性质和表面性质。例如当簇中原子数目从一个增加到几百个时,原子或分子的能级逐渐转变为能带,中等大小簇的能级图在理论上和实验上都是令人感兴趣的课     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅴ) 第五章 二次离子质谱与多相催化研究

<正> 一、引言二次离子质谱法是采用质量分析方法检测固体表面受离子轰击后发射出来的正二次离子或负二次离子。二次离子质谱法用英文首字母缩写为SIMS。其特点是有高的表面灵敏度。检测范围为表面1—2个原子层,检测极限一般小于10~(-6)表面单层。它能检测氢及其化合物,这是AES、XPS等表面技术所不能做到的。由于它的质量分辨率高,还可以鉴别同位素。通过对表面离子碎片的质量检测可以研究表面的化学组成、     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅳ)——第4章 高分辨电子能量损失谱在表面研究中的应用

<正> 一、前言近30年来,由于光谱技术的发展,使物理和化学家们获得了丰富的表面及表面吸附物种结构方面的信息,这些微观信息对深入了解催化和腐蚀机理以及发展新材料起了很大作用。光谱技术的重点是红外和激光拉曼光谱,它们在分析和催化研究中获得了广泛的应用,尤其在研究材料体相中原子和分子振动模式是很有用的。但是用在研究表面上吸附物种时信号较弱,以致检测不到,另外,利用透射红外研究载体催化剂时,由于部分载体在低于1000cm~(-1)不透明,很难获得这一波数以下的     

催化剂研究方法(ⅩⅨ) 第十三章 电子能谱在多相催化研究中的应用(上)

<正> 催化研究用的大型分析測試仪器是很多的,例如电子显微鏡,測粒子大小分布;X光衍射仪,测粒子晶相;气体吸附仪,测載体表面积等。近十几年发展起来的电子能譜仪,与以上测試方法不一样,是一种表面态分析手段。由于接触催化反应的性質主要决定于催化剂表面的物理化学状态,因此,电子能譜技术,尽管还很年青,正在发展和完善之中,但是它已愈来愈多地被应用到催化研究領域之中。     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅵ) 第六章 离子散射谱(ISS)在催化研究中的应用(上)

<正> 一、前言离子散射(ISS)在科学发展史上有重要的地位。50年代初离子散射法开始在表面研究中应用。1951年Brown等提出,在MeV范围的高能离子散射(HEISS)可用以确定固体表面杂质浓度。但高能散射离子携带的信息终究以体相的为主,限制了HEISS在表面分析上的应用。60年代末及70年代初,使用较低能置(≤2keV)的离子散射谱(LEISS或ISS)受到表面科     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅱ)——第二章 低能电子衍射及其在催化研究中的应用

<正> 一、引言固体表面的原子排列结构和吸附物在表面上的吸附位置和分布,是了解有关多相催化作用的基础。低能电子衍射(Low Energy Electron Diffraction,简称LEED)是目前使用最多的测定固体表面结构的方法。电子衍射现象是本世纪20年代发现的。1924年de Broglie 提出了粒子具有波动性质的假设。1925年     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅸ)——第七章 分子束表面散射在多相催化动力学研究中的应用(下)

<正> 五、作为催化反应的研究手段催化过程包括吸附、扩散、反应、脱附等,运用分子束表面散射可从分子水平来研究其动力学过程、能量交换过程及几何结构因子对催化过程的影响等。 1.分析方法催化动力学的信息是通过测量气相反应物、吸附中间物及气相反应产物浓度随时间变化的关系得到的。通常采用分子束张弛谱技术,由四极质谱计与锁相放大器测得的反应产物信号的振幅及其相对于入射信号的相移作为调制频率,或表面温度的函数来进行分析。分析的步骤如下:1)建议一个反应机制,并写出相应的中间物、产物浓度的动力学方程;2)用近似边界条件解此与时间有关的微分方程,得到与时     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(ⅩⅢ)——第十一章 催化剂结构及其表面吸附分子行为的固体核磁共振表征

<正> 30多年来高分辨核磁共振已经成为研究分子结构及动念的有力工具。然而这一成熟的方法的主要缺陷是它只能适用于液体样品。许多情况最感兴趣的是固体样品在其原来状态下的信息。像界面现象和多相催化体系的研究就是要得到结合在固体表面上物质的性质和变化等信息。尽管宽谱线核磁共振技术从核磁共振开始发展时就为一些固体物理学家所重视,并一直     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(ⅩⅥ)——第十三章 场发射、场离子显微分析术及其在多相催化研究中的应用(上)

<正> 一、概述自场发射显微镜(Field Emission Microscope,简称FEM)问世以来,它就成为固体表面研究,特别是表面化学研究的有力工具。在FEM基础上发明的场离子显微镜(Field Ion Microscope,简称FIM)和原子探针(Atom Probe,简称AP),进一步发展和增强了场致发射显微分析术的能力。这三种显微分析手段虽然都是利用强电场条件下的隧道效应来工作,但是各有特点,而且又各自几经改进,功能越来越     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅺ) 第九章 NEXAFS在催化研究中的应用

<正> 一、引言 80年代初,随着同步辐射光源的出现和应用,发展了一系列新的表面和结构表征技术,其中以X-光吸收为基础建立的EXAFS、SEXAFS和NEXAFS已成为研究催化剂的定域结构和表征吸附物种的有力工具。第八章中已介绍了EXAFS和SEXAFS,本章将介绍NEXAFS(Near Edge X-Ray Absorption Fine Structure,近边X-光吸收精细结构)的原理及其在催化研究中的应用。 NEXAFS是研究发生在吸收边附近50eV范围内的吸收结构及其特征。在此能量范围内的吸收谱反映了     

催化剂研究方法(ⅩⅤ)——第十一章 红外光谱在催化研究中的应用(上)

<正> 一、序言一般认为催化反应过程是通过反应物吸附在表面上、被吸附分子或者同另一被吸附分子反应或者同由另一相来的分子反应最后产物脱附使表面再生。过去,对大多数催化过程的研究和控制是通过经验方法达到的。是从反应物、产物和动力学观察来推论表面中间物,以此来阐明反应机理[活性、选择性、寿命∞ f(温度、压力、反应物组成、催化剂配方、比表面、孔结构)]。虽然这些方法可以获得许多重要信息和对催化作用深入的理解,但是由于没有确切的有关     

催化剂研究方法(XX)——第十三章 电子能谱在多相催化研究中的应用(下)

<正> 5.失活和中毒机理分析工业催化剂使用一段时间之后就要再生,再生后,催化剂还有一定寿命。随着使用时间的增加,活性逐步下降,最后失活。催化剂为什么会失活?电子能谱技术是提供这方面研究的一种重要手段。 (1)汽油加氢一段催化剂Pd/Al_2O_3 此催化剂使用寿命为两年,但使用一段时间后活性下降,用高压蒸汽冲洗后活性稍有好转,但几个月后,高压蒸汽冲洗多次也没有用,完全失活了。XPS分析给出图13。它表明:a.活性下降的催化剂,表面含炭量比新鲜催化剂几乎     

次级离子质谱(SIMS)及其在催化中的应用

<正> 一、引言次级离子质谱(Secondary Ion Mass spectrometry,简称SIMS)是七十年代新发展起来的一种表面分析技术。X光光电子能谱(ESCA)和俄歇电子能谱(AES)分别是由从表面发出的光电子和俄歇电子的能量大小来获得有关表面的组成和结构等信息的,而次级离子质谱SIMS则由从表面溅蚀(Sputter)出来的次级离子的组成来获得有关表面的信息。ESCA通常给出表面上4—30层厚度内的综合信息以及它们不能检测表面上的氢,而SIMS却能给出表面最外面的第一层的信息和     

催化剂研究方法(Ⅴ) 第三章 多相催化反应动力学(下)

<正> (五) 多相催化过程中的物理传输 5.1 引论从本章开始将讲到作用物要到达催化表面,或产物要从表面到达流体的体相,都要经历相间扩散和粒内扩散等物理传输过程。要克服这些物理过程的阻力以进行物质传输,在跨越包围着催化颗粒外表面的流体膜两侧和外表面与颗粒内部之间都得有一定的浓度差作为推动力。在第三节中提到通过吸附等温方程使反应速率得以不用表面吸附浓度而用与催化表面相接触的气相浓度表达之。但后者并不一定等于该物种在流体体相中的浓度,而这一体相浓度才是可以测量的,或在科学实验和物质生产中可以规定的。忽视这种浓度梯度的存在,把不同场合的浓度等     

新型吉米奇(Gemini)季铵盐(NGA)的研制及其在VES清洁压裂液中的应用

本研究合成了一种新型的吉米奇(Gemini)季铵盐阳离子表面活性剂NGA-乙烯撑基双(十八烷基二甲基溴化铵),并对产物的表面活性及由产物配制的VES清洁压裂液的性能进行了测定。结果表明:其CMC为1.2×10~(-1) mol/L,r_(CMC)为30.7 mN/m;添加NGA 2.0%(wt),NaCl 4.0%(wt)配制的VES清洁压裂液体系具有良好的粘弹性及抗温稳定性能,最高抗温可达95℃,解决了传统季铵盐类清洁压裂液体系的添加量高、耐温性能差的缺点,具有良好的市场应用前景。     

近代物理技术在多相催化研究中的应用(Ⅹ) 第八章 EXAFS和SEXAFS在催化研究中的应用

<正> 一、引言 Extended X-ray Absorption Fine Strncure(扩展X射线吸收精细结构)是指元素的X射线吸收系数在吸收边高能侧50—1000eV间的振荡。Fricke和Hertz在1920年从实验上首先发现这一现象。1931年Kronig用当时的最新成果量子理论解释固态物质的EXAFS产生原因,在自由电子近似和能带理论的基础上建立了长程有序(LRO)理论,1932年Kronig解释双原子分子Br_2的EXAFS谱又提出了短程有序