Теплоты хемосорбции и другие свойства

Эти результаты могут быть интерпретированы согласно теории каталитической активности переходных металлов с точки зрения d-состо-яния [7]. Действительно, d-характеристика является одним из важных параметров, определяющих адсорбционные и каталитические свойства переходных металлов. Чем она больше, тем меньше орбиталей, способных образовать связи с хемосорбированными частицами, поэтому теплота хемосорбции должна уменьшаться с увеличением d-характеристи-ки. Поскольку энергия активации процессов гидрирования, электроокисления водорода и многих других процессов зависит от прочности [c.242]

Для реакций окислительно-восстановительного катализа, при которых промежуточное взаимодействие реагирующих веществ с катализатором, по-видимому, связано с электронными переходами, в случае полупроводниковых катализаторов для расчета промежуточного поверхностного взаимодействия может быть использована зонная теория. Этот подход, опирающийся на развитый аппарат теории полупроводников, был впервые предложен Ф. Ф. Волькенштейном [1] и использован во многих работах советских и зарубежных ученых. При хемосорбции и катализе в результате взаимодействия реагирующих веществ со свободными электронами или дырками твердого катализатора на его поверхности могут образоваться заряженные частицы, а расположенный у поверхности катализатора объем приобретает заряд противоположного знака. Это приводит к определенной связи хемосорбционных и каталитических свойств с полупроводниковыми свойствами твердых катализаторов, в частности к зависимости теплоты хемосорбции, а следовательно, и энергии активации хемосорбции от положения уровня Ферми. Отсюда вытекает заманчивая возможность сознательного регулирования каталитических свойств полупроводников путем смещения уровня Ферми, введением добавок или другими способами. Это стимулировало большое число экспериментальных исследований. В основном исследовалась связь каталитической активности с электропроводностью и ее температурной зависимостью. Для отдельных катализаторов, например для германия, связь отсутствовала. В большинстве же случаев, в частности для окислов переходных металлов, введение добавок, меняющих электропроводность, как правило, оказывало влияние и на каталитическую активность. В дальнейшем, однако, когда были проведены более подробные исследования, а именно, изучена хемосорбция отдельных компонентов на катализаторе и ее влияние на его проводимость, а также прямые измерения работы выхода электрона, обнаружилось много противоречий. [c.8]

Теплота сублимации и степень заполнения -орбиталей являются мерой прочности когезионной связи металл — металл. Существуют два аспекта электронной структуры. Один из них определяет зависимость радиуса и плотности и обусловливает связь между -вакансиями и хемосорбционными свойствами металлов восьмой группы, другой определяет величины теплот сублимации и температур плавления и, следовательно, хемосорбционное поведение иных металлов. Кислород хемосорбируется на всех изученных -, 5- и р-металлах, кроме золота. Предполагается, что у кислорода связь носит ионный характер и обусловлена участием в процессе 5- и р-орбиталей. При хемосорбции азота активны только переходные металлы с числом дырок в атомной -зоне, превышающим два У, Та, Мо, Ti, 2г, Ре. [c.152]

Несмотря на бесспорность того, что -электроны оказывают влияние на условия образования и прочность ковалентных связей, возинкающих при адсорбции иа металлах, нельзя ожидать простой зависимости между теплотой хемосорбции и каким-либо свойством, связанным с -электронами, так как хемосорбция зависит также от других свойств металлов. Последний член в выражении (32), учитывающий электроотрицательность металла, до некоторой степени характеризует легкость потери металлом электронов. Следует указать, что порядок расположения металлов по уменьшению теплот хемосорбции (см. раздел V, 86) почти совпадает с порядком их расположения по возрастанию работ выхода. Для образования диполей с участием адсорбированных атомов и металла необходимо совершить работу против работы выхода, свойственной металлу. Поэтому можно предположить, что чем меньше работа выхода, тем меньшую работу необходимо совершить для образования этих диполей и тем больше будет дипольный момент. [c.60]

Неоднородный характер адсорбирующей поверхности мог бы, конечно, также способствовать уменьшению теплоты хемосорбции с возрастанием б, если под неоднородностью понимать широкое распределение прочностей химических связей между хемосорбированными атомами и поверхностью. С тех пор как Тэйлор [208] высказал мысль о неоднородности поверхности, многие исследователи придерживаются той точки зрения, что свойства поверхности должны изменяться при переходе от одного участка к другому. Однако другие исследователи склонны рассматривать тщательно подготовленные (как в физическом, так и в химическом отношении) поверхности металлов как однородные. Хорошо подготовленные нити, которые могут обезгаживаться при высоких температурах (например, вольфрамовые нити, применявшиеся Робертсом [59]), а также пленки металлов, полученные испарением и конденсацией металлов в высоком вакууме, должны, по-видимому, обладать более однородными поверхностями, чем порошки, полученные восстановлением окислов. Так или иначе, нет никаких оснований считать, что степень однородности поверхности металла не зависит от метода приготовления. Если поверхность следует рассматривать как однородную, то тогда сильному уменьшению теплоты хемосорбцин с заполнением нужно дать другое-объяснение. [c.121]

Гетерогенный катализ и хемосорбция находятся в очень тесной связи. Простое упругое столкновение между молекулой и поверхностью не приводит к химической реакции. Чтобы реакция произошла, необходимо образование, хотя бы временно, связи определенного типа между адсорбентом и адсорбатом. Это явление Ленгмюр и другие назвали хемосорбцией, в отличие от физической или ван-дер-ваальсовой адсорбции. К сожалению, изучение хемосорб ционных связей является далеко не легким делом вследствие относительно слабой адсорбции и заметного влияния адсорбента. Здесь редко применимы методы, обычные в структурной химии. Некоторые сведения можно получить из теплот адсорбции, но наиболее интересное явление (снижение теплоты адсорбции почти до нуля при насыщении поверхности) до сих пор не находит удовлетворительного объяснения. Большое число кинетических данных и систематическое использование обменных реакций дали в этой области меньше сведений, чем можно было ожидать. Изучение некоторых физических свойств, например поверхностного потенциала, может скорее усложнить, чем облегчить понимание этих явлений. [c.8]

Введение. Имеется много данных как экспериментального, так и теоретического характера, свидетельствующих о том, что, по крайней мере для некоторых окислов, имеется важная связь между хемосорбцией, каталитической активностью и полупроводниковыми свойствами. При рассмотрении этой связи на основе теории граничного слоя [129—131] учитывается электронный переход между полупроводником и хемосорбированным слоем. Пространственный заряд, возникающий в пограничном слое между объемом и поверхностью полупроводника, изменяет плотность и потенциальную энергию электронов поверхности это приводит к изменению теплоты адсорбции и реакционной способности хемосорбированного вещества. По другой теории, развиваемой Волькенштейном [132], особое значение приписывается образованию ковалентной связи между полупроводником и адсорбатом при использовании электронов проводимости или свободных валентностей полупроводника. Связи рассматриваются, по существу, как локализованные, хотя концентрацию свободных валентностей на поверхности можно определить из объемных свойств твердого тела. При третьем теоретическом объяснении [133] исходят из образования ковалентной связи между адсорбированным веществом и ионами металла из окисла при использовании атомных орбит или электронов окисла, причем не учитываются полупроводниковые свойства твердого тела. Эти взгляды не обязательно взаимоисключают друг друга. [c.391]

На рис. 2 приведены данные [13, 14] по зависимости поверхностной проводимости о 8, поверхностного потенциала (Уа) и теплоты адсорбции Qa ОТ заполнения поверхности. Из рисунка видно, что область значительных изменений У совпадает с интервалом наиболее высоких теплот адсорбции. Откачка при 20° С полностью восстанавливает исходные свойства поверхности. На отсутствие прямых электронных переходов через окисную пленку указывают также наши данные по длинновременной релаксации проводимости в эффекте поля на Се и СпаО [15]. Все те же рассуждения могут быть отнесены и к адсорбции спиртов, карбоновых кислот и аминов, также проявляющих донорные свойства [4, 11, 16—20]. В согласии с [4], мы считаем маловероятным столь сильное снижение энергии ионизации молекул указанных соединений при переходе из газовой фазы на поверхность, которое в условиях комнатной температуры привело бы к появлению положительных ионов на поверхности. Рассмотрим другой механизм адсорбции, объясняющий положительное заряжение поверхности полупроводника, но не требующий присутствия ионо-радикальных форм хемосорбции. [c.26]