催化剂上的吸附物聚集方式与反应机理

1、第一章第一章 表面吸附与表面反应表面吸附与表面反应 化学与化工学院化学与化工学院 Dr Pan主要内容主要内容1、吸附现象2、吸附过程的描述3、描述化学吸附强度的指标吸附热4、吸附质粒子在吸附剂表面上的状态5、等温吸附方程6、催化剂上的吸附物聚集方式与反应机理7、热脱附和固体表面性质Page 26、催化剂上的吸附物聚集方式与反应机理6.1 吸附物粒子在表面的扩散和“岛屿”的形成6.2 多种吸附物粒子在表面的聚集形式6.3 催化剂上主要的表面化学反应机理Page 36.1 吸附物粒子在表面的扩散和吸附物粒子在表面的扩散和“岛屿岛屿”的形的形成成Page 46.2 多种吸附物粒子在表面的聚集形式多

2、种吸附物粒子在表面的聚集形式Page 5（一）理想吸附模型的速率方程（一）理想吸附模型的速率方程1、表面反应为速度控制步骤时的速率方程、表面反应为速度控制步骤时的速率方程（1）单分子反应）单分子反应例例1. 设一反应，其机理模型如：设一反应，其机理模型如：根据表面质量作用定律写出表面反应速率：根据表面质量作用定律写出表面反应速率：可借可借Langmuir等温方程将其表达为可测的等温方程将其表达为可测的A的分压函数：的分压函数：为为A的吸附平衡常数。的吸附平衡常数。当当 A的吸附很弱，即的吸附很弱，即很小时，反应遵从一级规律很小时，反应遵从一级规律当当A的吸附很强，即的吸附很强，即很大时，反应遵

3、从零级规律很大时，反应遵从零级规律6.3 催化剂上主要的表面化学反应机理催化剂上主要的表面化学反应机理若一反应确实按以上机理进行，这个反应在不同分压区间显示对A有不同的级次。例2.设一反应按以下机理模型进行：其中，第二步的表面反应是速度控制步骤。按表面质量作用定律，该步的速率不仅与吸附的A*的浓度有关，还与表面空的中心的浓度有关，故反应总速率为：利用等温方程将换成分压函数（得到双曲线速率方程，r是分压的复杂函数。） （2）双分子反应）双分子反应1）Langmuir-Hinshelwood机理假设：表面反应发生在两个吸附物种间，而且此步骤是速度控制步骤。例如： 按以下机理进行：设A，B，C的吸附

4、均很显著，总速率为：利用例：A2吸附时解离成A，然后吸附的A*间相互反应生成产物C。基于与上例相同的理由其反应总速率为：借解离吸附的Langmuir等温方程将A变成A2分压的函数，2）Rideal机理机理假设：在一个反应中，吸附的物种和气相分子间的反应为速控步骤，例如： 按以下机理进行：其中第二步为速控步骤，反应速率方程为：由于A，B处于不同的相，所以分别用覆盖度和分压表示，A和C都在表面发生吸附，所以因而，CO在Pt上的氧化是按该机理进行，速控：气相的CO撞击吸附的氧原子的反应。2.吸附或脱附为速度控制步骤的速率方程例：其中，第一步的吸附时速控步骤，其他各步都近似处于平衡状态，该步的净反应速率代表了总反应速率，即，由于吸附这一步没有处于平衡状态，因而在此不能将气相的分压PA代入Langmuir方程求A，但可想象A与相对