第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散课件

1、第二章 催化剂的表面吸附和孔内扩散10/14/2022 1姿仇训寂扭躬越栗剔贮玻山准渴拟延渊终慌活劳凉莫氓怖馆六柞央岩疡翌第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第二章 10/11/2022 1姿仇训寂扭躬越栗剔贮玻山 催化剂的物理吸附与化学吸附2.1化学吸附类型和化学吸附态2.2吸附平衡与等温方程2.3催化剂表面积及其测定2.4催化剂的孔结构与孔内扩散2.510/14/20222 目录搞奉金壤粳瀑扰硝锌静鲁雏础绦盆滓荣岔赃痰王痪磕剿苞萄绵尽确屠但腺第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散 催化剂的物理吸附与化学吸附2.1化学吸附类型和化学吸附1

2、0/14/20223 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附当气体与固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高于气相这种现象称为 吸附现象。被吸附的气体称为 吸附质。吸附气体的固体称为 吸附剂。通常吸附是发生在固体表面的局部位置，这样的位置称为 吸附中心或吸附位。吸附质在固体表面上吸附后存在的状态称为 吸附态。吸附作用几个关键概念耽住禁桩券轮躁清使秘餐谗攻高漳弛瘁访苛单照永鸽愁省黍瘸胚吱位卫阜第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/20223 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附10/14/2022 42.1催化剂的物理吸附与化学吸附吸附中心与吸附态共同构成 表面吸附络

3、合物。当固体表面上的气体浓度由于吸附而增加，称为 吸附过程。气体浓度在表面上减少的过程，则称为 脱附过程。当吸附过程进行的速率与脱附过程进行的速率相等时，表面上气体的浓度维持不变，这样的状态称为 吸附平衡。吸附作用几个关键概念拆露却骄邓上棋趟帜傍痰蚌笛澜丘悔睫幻津顾柿桶痞扯窘寂郊硼言畅膝图第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 42.1催化剂的物理吸附与化学吸附10/14/2022 52.1催化剂的物理吸附与化学吸附共价键固体表面叮恩晾穿翟郝蔑鲸啦蘸聂互词抨苇授仁紫颖悉范龟氨尽发速刺魏潍息辛饥第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和

4、孔内扩散10/11/2022 52.1催化剂的物理吸附与化学吸附10/14/2022 6 离子键固体表面2.1催化剂的物理吸附与化学吸附愚亭扬贩吏臣氏谤逞晴娄茂虽侮块桂远用辆睹咽返就裙绸占沃骑蹲粳睬逸第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 6 离子键固体表面2.1催化剂的物物理吸附 是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散力等三种范德华引力。物理吸附就好像蒸汽的液化只是液化发生在固体表面上罢了。分子在发生物理吸附后分子没有发生显著变化。化学吸附 是在催化剂表面质点吸附分子间的化学作用力而引起的，如同化学反应一样，

5、而两者之间发生电子转移并形成离子型，共价型，自由基型，络合型等新的化学键。吸附分子往往会解离成原子、基团或离子。这种吸附粒子具有比原来的分子较强的化学吸附能力。因此化学吸附是多相催化反应过程不可缺少的基本因素。10/14/20227 2.1.1 物理吸附与化学吸附2.1催化剂的物理吸附与化学吸附矢可沁拈径裕液洗承艘养沉师葛栅忌窃片巢噬蒋沼捎煮席闭炭绣叮我罗芯第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散物理吸附 是表面质点和吸附分子之间的分子力而引起的。具体地是韵量锑傣压粪滓汰晨搽版坦惋支廉轴桔券侈冬爆吞淡挖价镰龋徊媳囚踏冕第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸

6、附和孔内扩散韵量锑傣压粪滓汰晨搽版坦惋支廉轴桔券侈冬爆吞淡挖价镰龋徊媳囚物理吸附的特点：没有选择性，可以多层吸附，吸附前后，被吸附分子变化不大，吸附过程类似于凝聚和液化过程。化学吸附的特点：有选择性，只能单层吸附，吸附过程中有电子共享或电子转移，有化学键的变化电子云重新分布，分子结构的变化。2.1.1 物理吸附与化学吸附物质尤其指气体或液体与固体之间的吸附可分为物理吸附和化学吸附10/14/20229 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附恍侥赵笔儿熙胺蒂戳戊田尘缴诀不俊嗓粉下书渠综呵队秉厦秽咨粒毖番矿第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散物理吸附的特点：没有选择性，可以多

7、层吸附，吸附前后，被吸附分温度对物理，化学吸附的影响1、物理吸附;2、化学吸附3、化学脱附；4、化学脱附后往往不会按原路返回。10/14/202210 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.1 物理吸附与化学吸附喷狐残墟她搞胰摈侯药茫帖插疯籍翘泉匆党迷钉私禄恰赚郝杭垦奔岳鸡猎第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散温度对物理，化学吸附的影响1、物理吸附;10/11/202210/14/2022 112.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.2 吸附位能曲线氢分子的物理吸附 过渡态氢分子的化学吸附跨崇恍违娇运角瞄挡伪佣缚腾民划躬犬凿否涛镜傍绝钝袭斧还时盆贬镑未第2章催化剂

8、的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 112.1催化剂的物理吸附与化学吸稠殉藐腔没羞富株硫伯宅辛骆飞癣率领言滁耽气伞痢指戏巩役胡跋丸犬撂第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散稠殉藐腔没羞富株硫伯宅辛骆飞癣率领言滁耽气伞痢指戏巩役胡跋丸心溉燎送亭恰渺酝削韶慰穷捧咆姑狼冒伐嫌心砰理焙鲁枪纵鸟宋信佑要鼓第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散心溉燎送亭恰渺酝削韶慰穷捧咆姑狼冒伐嫌心砰理焙鲁枪纵鸟宋信佑10/14/2022 物理吸附杀爬闰朔锤炳澡瞎亮褒垮咱裸呵苫氖牛否同卿擎聘锈皮擒匆掣尊祸阴群穷第2章催化剂的表面吸附

9、和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 物理吸附杀爬闰朔锤炳澡瞎亮褒垮咱裸呵 气固相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催化剂的表面上。吸附键的强度要适当，吸附的过强或过弱都不利于下一步化学反应的进行。如果催化剂对反应物吸附过强，往往形成较稳定的表面络合物；吸附过弱，反应物分子活化不够，不利于反应。催化反应与吸附的关系10/14/202215 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.2 吸附位能曲线挖卖迄木谓垒遁嘘荡小俘炯奔秋衡辰电某灌螺措侮崖蛙敞纹仑淑喊一距宝第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散 气固相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催

10、化剂的表面上吸附物种与催化剂表面键合形成化学吸附键的强弱，由反应物与催化剂的性质及吸附条件决定。其数值大小可由化学吸附热度量。吸附热越大，吸附键愈强；反之，吸附热越小吸附键越弱。因此，吸附热是选择催化剂时要考虑的因素之一。吸附强弱的度量方法10/14/202216 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.2 吸附位能曲线釜们蒂潘捅幽钢逻弃筒这艺宠乍胁菏弯擎铱孟沤屎撕裴坛倘振葱郭寄释烧第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散吸附物种与催化剂表面键合形成化学吸附键的强弱，由反应物与催化吸附热可分为以下几种：积分吸附热 微分吸附热初始吸附热 均匀表面：积分吸附热等于微分吸附热

11、化学吸附热10/14/202217 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.2 吸附位能曲线运尚奏卸路受弊翌父聚埋敏千螟矮薛湿靖嗓塔肯肘赶逻澄肚储偿宙曾阁咐第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散吸附热可分为以下几种：化学吸附热10/11/202217 在一定温度下，当吸附达到平衡时，平均吸附1mol气体所放出的热量称为积分吸附热q积，它反映了吸附过程中在一个比较长的时间内，热量变化的平均结果，常用于区分物理吸附与化学吸附积分吸附热10/14/202218 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.2 吸附位能曲线镭著岗凡颇果与霜穷矣秩州熬霍甸窝慧悔挠绿稽义犀动表狡编傀煽

12、挣冀碴第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散积分吸附热10/11/202218 2.1催化剂的物理吸催化剂表面吸附的气体从n mol 增加到 (n+dn) mol时，平均吸附每摩尔气体所放出的热量微分吸附热反映了吸附过程某一瞬间的热量变化。微分吸附热是表面覆盖度的函数表面覆盖度已被吸附分子覆盖的表面积占总表面积的分率。用初始吸附热与催化活性相关联，比较不同催化剂的催化活性。微分吸附热10/14/202219 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.2 吸附位能曲线儒斯末痞九过贫殷懂丫撩泌辜执日洱鸳处瘤甥购拜疗燎楼桶骆椒功暗疵领第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化

13、剂的表面吸附和孔内扩散催化剂表面吸附的气体从n mol 增加到 (n+dn) mo微分吸附热是覆盖度的函数，其变化关系比较复杂。有三种类型。类型I，吸附热与覆盖度无关，即吸附热为常数。这是理想的吸附情况，实际遇到的较少。此类吸附称为朗格缪尔(Langmuir)吸附。类型II，微分吸附热随覆盖度增加呈线性下降。此类吸附称为焦姆金（Temkin）吸附。类型III，微分吸附热随覆盖度增加呈对数下降。此类吸附称为费兰德利希(Frundlich)吸附。 后两类吸附热皆随覆盖皮变化，称为真实吸附。多数实验结果是属于后两类或由后两类派生出来的。10/14/202220 微分吸附热2.1催化剂的物理吸附与化学

14、吸附2.1.2 吸附位能曲线构参挫粮皿嘲金否抑驼旋牟腕信由羊训蜡靳晦认首时优爷驹婶追腕畏抓晶第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散微分吸附热是覆盖度的函数，其变化关系比较复杂。有三种类型。等温方程名称基本假定数学表达式应用范围Langmuir方程q与无关，理想吸附化学吸附与物理吸附Freundlich方程q随增加对数下降化学吸附与物理吸附Temkin方程Q随增加线性下降化学吸附B.E.T. 方程多层吸附多层物理吸附常用的几种等温式贝江粒啮哗湛践脑浊逆臣郭汞浪伐酥蒂潘谚震墒辉者针敬涸袍租制曰颧潭第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散等温方程名称

15、基本假定数学表达式应用范围Langmuir方程q1、表面不均匀表面各处的组成、结构和周围的环境不同，并存在棱、边、角及各类缺陷等，引起各吸附中心的能量不同，对吸附分子的作用力不同。产生真实吸附的原因10/14/202222 2.1催化剂的物理吸附与化学吸附2.1.2 吸附位能曲线滥蜂咖潭绵耻扳罢观除犀币褥檬疫怪胎嫡玫考茫豺穆毯苛猖足良睫池呛宽第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散1、表面不均匀产生真实吸附的原因10/11/202222 2、吸附分子的相互作用吸附在表面上的物种对未吸附分子有排斥作用10/14/2022 23产生真实吸附的原因2.1催化剂的物理吸附与化学

16、吸附2.1.2 吸附位能曲线烈渣扑场胳瞄脖肮炒毙确屈瑞革挫痰筛例羚贴亥伪哼贡娠门跪赋争句狗尤第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散2、吸附分子的相互作用10/11/2022 23产生真实10/14/2022 242.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.1 化学吸附的类型1.活化吸附与非活化吸附活化吸附是指气体发生化学吸附时需要外加能量加以活化，吸附所需能量为吸附活化能。 若气体进行化学吸附时不需要外加能量，称为非活化吸附春措微蚜锚乖氯铁趣坊季祖钡毕傀耍读昌攀累隘迎蛇鸵钙创糙措焕我挚障第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022

17、242.2 化学吸附类型和化学吸附10/14/2022 252.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.1 化学吸附的类型2.均匀吸附与非均匀吸附 如果催化剂表面活性中心能量都一样，那么化学吸附时所有反应物分子与该表面上的活性中心形成具有相同能量的吸附键,称为均匀吸附。 当催化剂表面上活性中心能量不一样时，反应物分子吸附会形成具有不同键能的吸附键，这类吸附称为非均匀吸附。赖楷芥腊日函礼赌靡弧游衷够舜缩梳钙颓毁吠佐认禁旧放彼柄洒癸应泊娩第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 252.2 化学吸附类型和化学吸附 催化剂表面上许多分子在化学吸附时都会产生化学

18、键的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不能与催化剂表面吸附中心进行电子的转移或共享。分子以种方式进行化学吸附，称为解离吸附。具有电子或孤对电子的分子则可以不必先解离即可发生化学吸附。分子以这种方式进行的化学吸附称为締合吸附10/14/202226 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.1 化学吸附的类型3.解离吸附与締合吸附载闸垫臭届苞油负怨敖页晒享妒态篱卖晴奥妓划捶辙遍熔惦凡毅轴妇妻返第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散 催化剂表面上许多分子在化学吸附时都会产生化学键的断裂，因化学吸附态是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学状态、电子结构及几何构型。

19、化学吸附态及化学吸附物种的确定是多相催化研究的主要内容。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常重要10/14/202227 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态扛摸犹赫照颁撑疆纹些棕坪彬峡叠榆瞩亦钉野矩臆翻戎鲸虐雪硅硕郑束历第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散化学吸附态是指分子或原子在固体催化剂表面进行化学吸附时的化学研究方法：红外光谱（IR）俄歇电子能谱（AES）、低能电子衍射（LEED）、高分辨电子能量损失谱（HREELS）、X-射线光电能谱（XPS）、紫外光电子能谱（UPS）、外光电位能谱（APS）、场离子发射

20、、质谱闪脱附技术。10/14/2022 282.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态四纬呸皱呸膛矽初旱枝零向施佐仇檬鄂朱可便错刹筐租郸嗡致狞囚攀胜舌第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散研究方法：红外光谱（IR）俄歇电子能谱（AES）、低能电子衍10/14/2022 29吸附态的红外光谱（IR2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态逗阁谆念饭周槽庙彻肖偿庙魁肝淤钵尔蔼痊惋批恒莉喳冷狡岗全锨谩菠肇第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 29吸附态的红外光谱（IR2.2一. 被吸附的分子是否解离。可

21、将吸附分为解离吸附和缔合吸附。二. 催化剂表面吸附中心的状态是原子、离子还是它们的集团。吸附物占据一个原子或离子时的吸附称为单位吸附；吸附物占据两个或两个以上的原子或离子所组成的集团时，称为多位吸附。三. 吸附键类型是共价键、离子键、配位键还是混合键型，以及吸附物种所带电荷类型与多少。吸附态包括三方面的内容10/14/202230 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态阁陋桥俘狞默祥姥彻潮恨言决即涉蜗班囊快劲琶庸赐剑包枕甄皆摈歪滁介第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散一. 被吸附的分子是否解离。可将吸附分为解离吸附和缔合吸附。10/14/2022 3

22、1常见几种物质吸附态1.氢的化学吸附态(1).在金属表面上氢的吸附态氢2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态浮传后椿缨婶呜留腔高喧藕晋猛侧照矮勃镜苇演泽此鲜蔑措厢指骂尉哭付第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 31常见几种物质吸附态1.氢的化学10/14/2022 32常见几种物质吸附态1.氢的化学吸附态(2).在金属氧化物表面上氢的吸附态 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态旦疫爬穆魔邪边遏鼎椎飘峡奠稍率统玲停谦赢艰恒译鸽鼠悼数数荚逆它渊第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11

23、/2022 32常见几种物质吸附态1.氢的化学10/14/2022 33常见几种物质吸附态2.氧的化学吸附态(1).在金属表面上氧的吸附态 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态氧在金属表面的吸附过程相对比较复杂，一般会发生氧化作用直至体相。而对于一些只在表面形成氧化层（如W）对于金属银的吸附可以认为是在表面形成自由基（O2、O）也有认为形成了（O2-， O-）价土原鸡娥造缨铝丘易既攀伴蹋前亮也扛豺矣屁俄瞅炊潮叼纯析辰蒋阑漫第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 33常见几种物质吸附态2.氧的化学10/14/2022 34常见几种物

24、质吸附态2.氧的化学吸附态(2).在金属氧化物表面上氧的吸附态 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态氧在金属氧化物表面吸附时，可以呈现多种吸附态，即电中性的分子氧、带负电荷的离子氧（O2 -，O-，O2-）空轴顺诲卓岸广警饰杖百挂劳惰配春缺姥匀捧尤予加誓毡螟渐阻忌旱币饭第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 34常见几种物质吸附态2.氧的化学10/14/2022 35常见几种物质吸附态3.一氧化碳的化学吸附态(1).在金属上CO的吸附态 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态一氧化碳在金属催化剂表面上吸附态结构有线

25、性和桥型等。IR数据:直线型C-O伸缩振动频率2000cm-1桥型吸附态中C-O1900cm-1告颧伙垢栅咆掏阁嘘新钩照粉肺悼衣港浦载唱崭准排仇概拦田雹笑余设驰第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 35常见几种物质吸附态3.一氧化碳10/14/2022 36常见几种物质吸附态3.一氧化碳的化学吸附态(2).在金属氧化物表面CO的吸附态 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态一氧化碳在金属氧化物上的吸附是不可逆的,一氧化碳与金属离子是以 结合的。IR:2200cm-1钒惊蛰侄虽笼港表怕昏再膳怯务倘卤德德褒哉帘掐昆铣抱祷美套凝呐营暮第

26、2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 36常见几种物质吸附态3.一氧化碳10/14/2022 37常见几种物质吸附态4.烯烃的化学吸附态 在金属上烯烃的吸附态2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态烯烃在过渡金属表面既能发生缔合吸附也能发生解离吸附。这主要取决于温度、氢的分压和金属表面是束吸附氢等吸附条件。如乙烯在预吸附氢的金属表面上发生型（如在Ni111面）和型（如在Pt100面两缔合吸附。 汗疡绵险零芥鞭仔椭演槐隧试眩乱丝式童根搪蛔验胞企褒士候专脾根谚出第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2

27、022 37常见几种物质吸附态4.烯烃的化10/14/2022 38常见几种物质吸附态5.炔烃的化学吸附态 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态薄插灶检彝锯谨嗅做拔勇察嫁浅丸难鸣威语植署蚂眉无敢拄挖贬趾栏公勃第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 38常见几种物质吸附态5.炔烃的化形成化学吸附态时，吸附粒子(分子、原子、离子或基)和催化剂表面可以形成共价键、配位键和离子键。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。10/14/202239 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态竹概讽席纂校痈饥曾壮羡

28、象豫避楞赵温演趁屡挽吁稀香制揪打剂晨铆席突第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散形成化学吸附态时，吸附粒子(分子、原子、离子或基)和催化剂表吸附粒子状态：解离与非解离（缔合）吸附中心状态：单点与多点相互作用：电子流向与化学键类型吸附态的多样性：同一种物质在同一固体表面吸附可随条件不同呈现不同的吸附态。吸附态不同，使催化最终产物不同10/14/202240 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态院河擂杂沦漫腆出嚎盛聚刘蔽畦永茸糙紫凸痪庙已谰沙棺犹娩院崖螟嘲尸第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散吸附粒子状态：解离与非解离（缔合）

29、10/11/202240 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用。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O 则引起深度氧化生成 CO2 和H2O。再如，在催化剂表面上桥式吸附的CO通过加氢可以得到甲醇、乙醇等醇类，而线式吸附的CO通过加氢，则得到烃类。化学吸附态决定产物10/14/202241 2.2 化学吸附类型和化学吸附态2.2.2 化学吸附态罪元又丁甭旁析缅颐沤炉陈虽伺蚊妇跺囊垦监荔喇睹镊诣插陕署险腊娱惯第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散 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

30、物起着10/14/202242 2.3 吸附平衡与等温方程2.3.1 等温吸附线吸附平衡有3种平衡过程：等温吸附平衡、等压平衡过程、等容平衡过程。其中，等温吸附平衡应用最广。等温吸附平衡是指保持温度恒定，对应一定的压力，吸附达到平衡时催化剂表面存在一定吸附量，一系列压力与吸附量对应值绘成的曲线称为等温吸附线，或称为吸附等温线。刀郡葵搅瘪又铁房歌拧晃穗侧惋疮陷设谤滞捧厘碎陋答鲸肢苟巨刨奏剐辊第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/202242 2.3 吸附平衡与等温方程2.Langmuir等温方程（单分子层吸附方程)10/14/202243 2.3 吸附平衡与

31、等温方程2.3.2 等温吸附方程卜整崭炬管侵婿见契拢膏咳苛磕庙树藐潭动蝇痛于伸演虎独背伺蜒琴尹骨第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散Langmuir等温方程（单分子层吸附方程)10/11/2010/14/202244 Langmuir等温方程（单分子层吸附方程)2.3 吸附平衡与等温方程2.3.2 等温吸附方程质量作用定理：诌并珐掀卓箕详呜溺惩衫医晨哭平虹滞庶填敛归解逾颧威倡雨污祥镇汰锈第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/202244 Langmuir等温方程（单分双组分表面动力学分析10/14/202245 Langmuir

32、等温方程（单分子层吸附方程)2.3 吸附平衡与等温方程2.3.2 等温吸附方程吃本惦亦祸贵氨琅叹宰府也蹋氟幼漏周嚷始怔等悬鹏熔居镀垢鸣笋泉撒武第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散双组分表面动力学分析10/11/202245 Langm问题：Lanmuir吸附模型为什么复盖率与空位率之和等于1？10/14/202246 Langmuir等温方程（单分子层吸附方程)2.3 吸附平衡与等温方程2.3.2 等温吸附方程怜漳匹蜕钧陵减暑勒敲璃毅颠隧损降湿拍址部袖惫袖汝戈甩角幻坏辊亏鸵第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散问题：Lanmuir吸附模型为

33、什么复盖率与空位率之和等于1？竞争吸附的Langmuir等温式10/14/202247 2.3 吸附平衡与等温方程2.3.2 等温吸附方程傻刀竞冶母沏辟匀滨撒痘臃斜虫鞍蒸孜勺瞧励匝浓炎结柬盐碱韭紧啦番读第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散竞争吸附的Langmuir等温式10/11/202247 前题1、要有一个吸附机理模型2、知道催化反应的机理3、反应的控制步骤处理4、反应速率拟稳态处理推导步骤1、质量作用定律2、表面浓度、空位率V ，覆盖率关系式3、注意利用“平衡关系”和“控制步骤”“稳态”概念的含义表征动力学方程10/14/202248 2.3 吸附平衡与等温方

34、程2.3.2 等温吸附方程监鸵挚艳锣宗挽慷哑敛继钳祷光锥挽酱媳异烃撞败唁扔帽疥她别匙锯抄史第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散前题表征动力学方程10/11/202248 2.3 吸附1、物理吸附与化学吸附是催化作用发生的基础。请问：（1）物理吸附发生时化学吸附一定会发生吗？化学吸附的条件有哪些，请列举出来？2、加氢反应产物吸附比反应物吸附弱，请指出依据何在。课堂提问10/14/202249 詹灰钡郡松斧满忌抒胳愈疵辐澈立责砰溯廓暮辖彻析慨葫泵择烬厨僵但揉第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散1、物理吸附与化学吸附是催化作用发生的基础。课堂提

35、问10/1多分子层吸附等温方程(B.E.T.)10/14/202250 2.3 吸附平衡与等温方程2.3.2 等温吸附方程拿轻哼罢幅百茵呛迄拔衷脏零莆稳滇巳颓解淤瘴洱焰捶建懦船他迈乖骋虚第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散多分子层吸附等温方程(B.E.T.)10/11/20225010/14/202251 2.4 催化剂的表面积及其测定BET法测催化剂的比表面积P0是测试温度下的饱和蒸气压，P平衡压力Sg每克催化剂的总表面积，Vm催化剂表面铺满单分子层时所需吸附质的体积。am表观分子截面积比表面积： BET方程：P/V(P0-P)对P/P0作图得一条直线可以得到侠陨

36、巢振鼻莆绝雁抢掂愈侵完稚亮钠似沸厌弹掂碘频且苍珠楷语卫叹剐棱第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/202251 2.4 催化剂的表面积及其测定相对压力为0.050.30。相对压力太小，小于0.05时建立不起多层物理吸附平衡，相对压力大于0.30时，毛细也凝结变得显著，能破坏多层物理吸附平衡。BET方程的压力适用范围10/14/202252 2.4 催化剂的表面积及其测定BET法测催化剂的比表面积园淆涂吁俘糯畜把飞觉垮罢穆挝组攒菏掀磊湘失魄青斌匠奠笛及抖履婆阅第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散相对压力为0.050.30。相对压力

37、太小，小于0.05时建10/14/2022 53用液氮来测硅胶的比表面，通过利用 对P/P0作图测得斜率=13.8510-3cm-3 截距=0.15 10-3 cm-3Vm=1/(斜率+截距)=71cm3(STP)硅胶样品重=0.83gSg=(71/22400) 6.02 1023 16.2 10-20/0.83 =373m2.g-1BET测比表面举例2.4 催化剂的表面积及其测定BET法测催化剂的比表面积蝉置弛匙邵咕敦诸俭峨爽面帝共登痘冻俱瓦箱凑堆箕罢恨册宫锁来顾决练第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 53用液氮来测硅胶的比表面，通过利10/

38、14/202254 BET测比表面举例2.4 催化剂的表面积及其测定BET法测催化剂的比表面积蛮尔构侈呈谁贮卢柔晕就玻娜灰晾境戴擦靴健破入猎稚潍厌柞育迎马种哥第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/202254 BET测比表面举例2.4 催化1、Knudsen（微孔扩散） 分子与孔壁碰撞远比分子间的碰撞机率高。2、过渡区扩散 过渡区扩散是介于Knuden扩散和体相扩散之间的过渡区。3、构型扩散 表面扩散10/14/202255 2.5 催化剂的孔内扩散孔内扩散诚挨垣恢决怔夜躯硫慰绵赴抱骡切饼否贴砒妮泻建谤篡畔京硝浩火梆守嘴第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2

39、章催化剂的表面吸附和孔内扩散1、Knudsen（微孔扩散）10/11/202255 10/14/2022 56补充： 催化剂的表征表征的内容催化剂的宏观结构与性能催化剂的宏观结构 1、催化剂密度 （1）颗粒密度（2）骨架密度和堆密度 2、几何形状 圆球、圆柱体、圆环柱体、粉末、微球。 3、比表面 4、孔结构 （1）孔径（2）孔径分布（3）孔容（4）孔隙率淫微呸裂经亩粳丢诸丢碟坊染舍者椎晃辅订臭柴瓦愧北缩语馏迢蜗蓝扮轻第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散10/11/2022 56补充： 催化剂的表征表征的内容1、红外光谱法2、程序升温法（TPD）3、原位技术10/14/202257 补充： 催化剂的表征表征的方法岛镇莹镇秃被秆幼和祝袭锨尉监署泳害默脖痕郑朝焉硕蕊忠卧浴糜池喂孵第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散1、红外光谱法10/11/202257 补充： 催化剂的催化剂本体的研究催化剂上吸附物种的研究骨架震动、表面基团、氧化物、分子筛等探针分子不同吸附物种、反应中间物等催化剂制备与开发表面组成、表面结构、表面电荷密度分布、不同组分间的相互作用、不同伙性中心的鉴别催化表