ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Хемосорбция водорода и азота из "Инфракрасные спектры адсорбированных молекул" Характеристические полосы поглощения в ИК-спектре обусловлены валентными колебаниями ковалентных связей с участием водорода и многих других элементов. С этой точки зрения инфракрасная спектроскопия является идеальным методом исследования природы связи между водородом и металлическими поверхностями. [c.119] Адсорбция водорода на платине, нанесенной на у-окись алюминия (алон-С), была исследована Плискином и Эйшенсом (1960) методом инфракрасной спектроскопии. Приготовление образца и методика регистрации инфракрасных спектров для этих систем были описаны в гл. 2. [c.119] Присутствие двух полос валентных колебаний связи платина — водород может быть, вероятно, объяснено неоднородностью поверхности металла, имеющей два типа мест, из которых один более активный, чем другой. Однако это объяснение является несостоятельным, так как высокочастотная полоса, соответствующая связи платина — водород с большей силовой постоянной, должна принадлежать поверхностному соединению, более прочно связанному с поверхностью. В действительности же, вещество, ответственное за появление в спектре более высокочастотной полосы, легче десорбируется с поверхности. [c.120] Здесь Нц, и Не относятся к слабо и сильно адсорбированным атомам водорода соответственно. [c.121] Известно, что слабо связанный водород присутствует на никеле, однако требуются весьма высокие давления для достижения значительного заполнения поверхности. Разумно предположить, что такие высокие давления недостижимы в кюветах, используемых для спектроскопического исследования в ИК-области. [c.122] На поверхности окиси цинка осуществляются два типа адсорбции водорода. Одна форма адсорбции Ихмеет место при температуре ниже 100°, при этом пе происходит изменений в электропроводности образца окиси цинка. При более высоких температурах наблюдается увеличение количества адсорбированного водорода, и в течение этого процесса электропроводность образца заметно растет. [c.122] Эйшенс, Плискин и Лоу (1962) изучили методом инфракрасной спектроскопии адсорбцию водорода на окиси цинка при температурах 30 160 Когда водород под давлением 0,5 атм впускают на образец при 30°, в спектре адсорбированной фазы появляются полосы поглощения при 3500 и 1710 см . [c.122] Дейтерий, адсороировапный на окиси цинка, дал в спектре полосы поглощения нри 2600 и 1230 см , соответствующие обеим полосам — при 3500 и 1710 — в случае водорода. И в этих опытах на гидроксильные группы, принадлежащие окпси цинка, пе влияла адсорбция дейтерия, и обмен между этими группами и адсорбированным дейтерием отсутствовал. [c.123] Отнесение полосы при 1710 см было подтверждено наличием в газообразном гидриде щшка полосы при 1610 см , обусловленной валентными колебаниями связи цинк — водород. Полосы поглощения при 2600 и 1230 см обязаны соответственно колебаниям 0D- и ZnD-группы. [c.123] По мере того как давление над образцом повышали, адсорбировались дополнительные количества водорода, и было найдено, что интенсивности полос поглощения групп ОН и ZnH возрастали так, как и ожидалось, исходя из вьппеприведенного уравненпя. Однако при высоких заполнениях полоса гидроксильной групш,] становится непропорционально бо.лее интенсивной. Позднее было показано, что удаление избытка концентрации гидроксильных групп при температурах выше 80° ответственно за увеличение электропроводности, часто наблюдаемое в системах водород — окись цинка. [c.123] При 80° интенсивности обеих нолос несколько уменьшились, но не наблюдалось заметного изменения цронускания. Между 100 и 120° пропускание и интенсивности нолос постепенно уменьшались, и при 130° полосы в спектре были очень слабы и пропускание образцов мало (рис. 32, в). При 160° образец был непрозрачным в области 1700 м , хотя в области 3500 пропускание оставалось достаточным для того, чтобы убедиться в исчезновении полосы поглощения гидроксильных групп. [c.125] Менхду 100 и 130° на образце протекала дополнительная адсорбция водорода. В этой работе необходимо было объяснить как природу дополнительной адсорбции водорода, так и причину роста электропроводности. Спектроскопическое исследование показало, что полоса гидроксильных групп исчезла при температурах выше 80°. Следовательно, нельзя допускать, что рост поглощения водорода ведет к образованию повышенных концентраций поверхностных гидроксильных групп. [c.125] Независимые адсорбционные опыты, описанные Эйшенсом и сотрудниками, показали, что число носителей тока, ответственных за рост проводимости, составляет только 0,04 числа молекул водорода, дополнительно адсорбированных выше 100°. С.т1едо-вательпо, нет оснований предполагать, что проводимость обусловлена дополнительной адсорбцией водорода. [c.125] Более того, большая часть адсорбированного газа выделялась в виде водорода, а не воды, что исключает эту реакцию как возможное объяснение адсорбции водорода. [c.125] Полагают, что при низких температурах такая реакция протекает, но в меньшей степени. Этот процесс, вероятно, ответствен за адсорбцию водорода, которая не приводит к появлению полос поглощения в инфракрасном спектре. В низкотемпературной области нет роста электропроводности, так что электроны, освобождающиеся в этом процессе, не входят в полосу проводимости. Как предполагали Эйшенс и сотрудники, электроны могут, вероятно, захватываться атомами цинка или ионами Zn+. При повышенных температурах электроны также не могут вносить свой вклад в электропроводность, так как их число в несколько сот раз больше числа носителей тока, требуемого для объяснения роста электропроводности. [c.126] Недавно Бекер и Гобели (1963) изучили инфракрасный спектр водорода, адсорбированного на поверхности кремния. Спектр был получен но методу полного внутреннего отражения, описанного выше. Инфракрасный пучок в этом опыте испытывал до 200 внутренних отражений от поверхности кремния, которая была подвергнута бомбардировке либо атомами, либо ионами водорода. По мере обработки поверхности ионами водорода появлялась широкая полоса поглощения при 2060 см , интенсивность которой постепенно увеличивалась при одновременном сдвиге полосы к 2100 сл4 . Эта полоса поглощения была отнесена к валентным колебаниям поверхностных групп кремний — водород, так как положение полосы соответствовало положению, характерному для валентных колебаний тетрагпдрида кремния. [c.126] Эйшенс и Джекноу (1964) исследовали адсорбцию азота на никеле, нанесенном на порошок кремнезема, в кювете, которую можно охлаждать до —100°. Приготовление образца было аналогично описанному в гл. 2. [c.127] Вернуться к основной статье