固体表面化学综合答案.doc

1. 什么叫表面驰豫？什么叫表面重构？在催化研究中如何利用这两种过程？ 答案1：表面结构重构：是指表面结构和体结构出现了本质的不同。重构通常表现为表面超结构的出现，即两维晶胞的基矢按整数倍扩大，理想的晶体表面具有二维周期性，其单位网格由基矢决定。由于表面原子受力的情况与体内不同，或由于有外来原子的吸附，最表面层原子常会有垂直于或倾斜于表面的位移，表面下的数层原子也会有垂直或倾斜于表面的位移，这种现象称为表面再构。 表面结构弛豫：是指表面结构与体内基本相同，但点阵参数略有差异，特别表现在垂直于表面质点方向上的法向弛豫。表面原子只有垂直于表面的运动，则称为表面驰豫。表面驰豫特点：a、表面原子局部调整，表面原子凹凸不平；b、表面对称性改变，周期性差。 反应往往是在表面进行，在选择某催化剂之后，提高催化剂的催化效率的一个重要方法就是改变其表面，通过控制弛豫和重构的形成过程，得高活性表面结构，从而提高催化剂性能。 答案2：表面驰豫是表面层微小的重排，然而可能有积极的意义，对金属表面来说是常见的，它涉及到垂直于表面的层间距的调整，但是没有平行于表面的周期性和表面对称性的变化。 表面重构是一个更容易观察到的效应，涉及到比较大的（仍然是分子尺度）表面原子的移位，并且包含表面结构的周期性的改变。 表面驰豫和表面重构都是为达到降低表面自由能的目的，表面原子位置发生的局部调整。表面重构使悬挂键的数目减少，使活性降低，这对催化剂来讲是不利的，我们应该尽量缓解这种现象。 可以利用表面重构来改变催化分散方式，从而提高催化剂的性能。 2.试比较物理吸附、化学吸附的异同点？如何理解物理吸附的普遍性和化学吸附的特殊性？ 答案1：化学吸附是由吸附质与吸附剂分子间发生化学键作用所引起的吸附现象；物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力；无论是物理吸附，还是化学吸附，吸附都是发生在吸附剂表面的一种表面现象。 物理吸附与化学吸附的不同点如下： 物理吸附化学吸附作用??范德华力 涉及化学键吸附热低（10～40kJ/mol），接近于液化热高（100～400 kJ/mol），接近于化学反应热吸附方式单层或多层吸附 单层吸附选择性无 有可逆自发性自发可逆过程可逆性不确定吸附温度 低于吸附质临界温度 高温下（200℃），远高于吸附质沸点吸附速率快，活化能小慢，活化能大吸附压力范围相对压力0.1相对压力低物理吸附的活化能非常低，一般都可以自发进行，且由于物理吸附力是分子间力，所以吸附没有选择性，这都体现了物理吸附的普遍性；而化学吸附总需要克服价层电子间的相互排斥作用，需要一高的活化能，且化学吸附由于在吸附剂和吸附质之间形成化学反应，所以化学吸附具有很强的的选择性，这体现了其特殊性。 答案2：物理吸附的普遍性：因为物理吸附作用力是范德华力，它是普遍存在于分子之间的。即化学吸附中也包含着物理吸附。化学吸附一开始发生的即是物理吸附，只有吸附质分子接近到吸附剂表面分子一定距离内，才能发生化学键作用。所以，化学吸附的前提是物理吸附。 化学吸附的特殊性：只有吸附质分子于吸附剂表面分子可以发生化学键结合时，化学吸附才能发生，这就是化学吸附的特殊性。 答案3物理吸附的普遍性： 　 物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力。吸附剂表面的分子由于作用力没有平衡而保留有自由的力场来吸引吸附质，由于它是分子间的吸力所引起的吸附，所以结合力较弱，吸附热较小，吸附和解吸速度也都较快。被吸附物质也较容易解吸出来，所以物理吸附是可逆的。 固体表面上的原子或分子的力场和液体表面一样也是不均衡的，因此，也有自发降低表面能的倾向。由于固体表面难于收缩，所以只能靠降低界面张力的方法来降低表面能，这也是固体表面能产生吸附作用的根本原因。 化学吸附特殊性： 基于在固体吸附剂表面发生化学反应使吸附质和吸附剂之间以化学键力结合的吸附过程，与物理吸附比较，其结合力大得多，放热量与化学反应热数量级相当，过程往往是不可逆的。因此选择性较强。化学吸附一般速度较慢，只能形成单分子层且不可逆。 3.查阅文献，以实例比较吸附(Adsorption)、吸收(Absorption)的异同点。 1.吸附是指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。 吸附也属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业