Хемосорбция на окислах металлов

По мнению ряда исследователей, хемосорбцию на металлах можно объяснить, предположив, что между адсорбатом и адсорбентом образуется связь, приближающаяся в большей или меньшей степени к химической. Механизм катализа предполагает повышенную реакционную способность образовавшегося хемосорбированного соединения. Образование связи между металлом и молекулой сорбата определяется наличием у металла донорных или акцепторных электронных уровней. Металлы с простой валентной оболочкой, образующей -зону, являются типичными донорами электронов с малой плотностью уровней в зоне. Такие металлы хорошо адсорбируют акцепторы электронов, т. е. молекулы окислителей. Однако из-за большой прочности образующейся связи с переходом металла в другую фазу (окисел, сульфид и т. п.) такие металлы, как правило, непригодны в качестве катализаторов. [c.28]

По мнению ряда исследовате.пей, хемосорбцию на металлах можно объяснить, предположив, что образование связи между металлом и молекулой сорбата определяется наличием у металла донорных или акцепторных электронных уровней. Метал.лы с просто валентной оболочкой, образующей х-зону, являются типичными донорами электронов с малой плотностью уровней в зоне. Такие металлы хорошо адсорбируют акцепторы электронов, т. е. молекулы окислителей. Однако из-за большой прочности образующейся связи с переходом металла в другую фазу (окисел, сульфид и т. п.) такие металлы, как правило, непригодны в качестве катализаторов. [c.21]

Робертс показал, что очень чистые поверхности тугоплавких металлов можно получить, нагревая в вакууме электрическим током проволоку из данного металла для испарения поверхностных слоев и всех загрязнений, за исключением наиболее прочно удерживаемых. Так, например, в случае вольфрама окисел ШОз испаряется при температурах выше 1200°, а поверхностный слой атомов кислорода — выше 2000° ири температурах иа несколько сот градусов выше легко удаляется кислород, растворенный внутри. Можно удалить даже кремний. Такая обработка методом вспышек приводит к образованию поликристаллической поверхности, экспонирующей множество кристаллических плоскостей, среди которых могут преобладать плоскости (100), (110) и (111). Было проведено много исследований но хемосорбции на поверхностях вольфрама, тантала и родственных металлов, приготовленных этим методом, причем последний используется также для очистки вольфрамового острия в опытах с электронным проектором. [c.183]

Анодная пассивность, так же как и пассивность металлов в различных средах при отсутствии тока, связана с возникновением на поверхности металлов защитных пленок фазового, или адсорбционного характера, содержащих кислород и называемых кислородным барьером. Окислы и другие соединения образуют достаточно плотные фазовые пленки. При адсорбции кислорода поверхностью металла возникают пленки адсорбционного типа, причем между кислородом и металлом образуются химические связи хемосорбция). Благодаря этому адсорбированный кислородный слой может перейти в окисел, если имеется определенное соответствие между кристаллическими решетками металла и окисла. В общем случае вследствие неоднородности кристаллического строения поверхности металла одни ее участки в состоянии пассивности покрыты окислами, на других сохраняется слой хемо-сорбированного кислорода. [c.341]

В условиях, где окисел неустойчив, существует еще взаимодействие между металлом и кислородом. Это взаимодействие повышает хемосорбцию и хотя она не сопровождается никакими явлениями, ощутимыми для -лучей и электронной дифракции, но вызывает глубокие изменения некоторых внешних свойств металла. Среди других изменений особенно заметно изменение поверхностной энергии, которая на сорбированной поверхности значительно меньше, чем на чистом металле. Если бы это понижение энергии происходило приблизительно в той 12 [c.12]

На основании этих фактов предлагается следующий механизм процесса регенерации. Во время регенерации атомам и ионам металла сообщается тепловая энергия, требуемая для ухода с поверхности раздела металл — окисел и реакции с анионами кислорода, оставшимися на поверхности. Так как регенерация проводится в высоком вакууме и дальнейший приток кислорода исключен, электрический потенциал в толще пленки уничтожается. Благодаря возрастающей термической подвижности вакантные узлы решетки на поверхности раздела металл — окисел заполняются либо окисью, двигающейся внутрь, либо атомами металла, двигающимися наружу. Таким образом, снова создаются условия для возникновения сильного поля при очередной хемосорбции кислорода на регенерированной поверхности. [c.478]

Многие исследователи рассматривали вопрос о том, с чем связана каталитическая активность окислов с их полупроводниковыми свойствами или же со строением -оболочек ионов металла, образующего окисел [3]. Представлялось интересным выяснить, какой из этих факторов является более важным при хемосорбции олефинов. [c.403]

Механизм, который предложили Кабрера и Мотт (]949 г.), исходит и из существования на металле образовавшейся в процессе хемосорбции кислорода пленки, в которой ионы и электроны движутся независимо друг от друга. При низких температурах диффузия ионов через пленку затруднена, в то время как электроны могут проходить через тонкий еще слой окисла либо благодаря термоионной эмиссии, либо, что более вероятно, вследствие туннельного эффекта (квантово-механического процесса, при котором для электронов с максимальной энергией, меньшей, чем это требуется для преодоления барьера, все же характерна конечная вероятность того, что они преодолеют этот барьер, т. е. пленку), обусловливающего высокую проводимость окисной пленки при низких температурах. При этом на поверхности раздела металл— окисел образуются катионы, и на поверхности раздела окисел— газ—анионы кислорода (или другого окислителя). Таким образом, внутри окисной пленки создается сильное электрическое поле, благодаря которому главным образом ионы и проникают через пленку, скорость роста которой определяется более медленным, т. е. более заторможенным, процессом. [c.48]

Таким образом, показано, что на поверхности серебра и других металлов, являющихся катализаторами окисления, сосуществуют разные формы адсорбированного кислорода, которые находятся в виде ионов (О2 и 0 ) либо образуют двумерные или с большим числом слоев поверхностные окислы разного состава и структуры. Под влиянием хемосорбции или целевой реакции окисления происходит перестройка поверхности металла [59], например на платине возникает окисел Р1з04, на серебре Ag20з и т. д. В этих структурах кислород более реакционноспособен, чем в РЮ, Ag20 и др. В зависимости от природы поверхности ( дефекты , дислокации, заряд и т. д.) изменяется соотношение различных форм кислорода, способных окислять углеводороды с разной селективностью. [c.40]

ОНГ, и соответствующее число электронов захватывается центрами на поверхности или вблизи нее. Взаимодействие идет дальше, если температура достаточно высока для образования воды из ОН-групп и ее десорбции. Электроны сразу или в дальнейшем переходят на катионы, и восстановленные атомы образуют зародыши металлической фазы. Характер начального этапа восстановления зависит от дефектной структуры окисла, так как последняя определяет процесс хемосорбции водорода. Однако, если металл сам способен хемосорбировать водород, как только образовался металлический зародыш, может наступить второй этап восстановления. Водород при этом хемосор-бируется на металле диссоциативно и, мигрируя по его поверхности к границе раздела металл — окисел, вызывает реакцию вблизи границы раздела такой водород взаимодействует с окислами легче, чем молекулярный водород. [c.177]

Хауффе, Гланг и Энгелл [71], а также Винтер [75] изучали влияние добавления лития на разложение ЫгО над закисью никеля. Вызванное таким способом усиление р-характера проводимости окисла сопровождалось повышением активности в соответствии с рядом активностей, рассмотренным в разделе IV, В. О той же тенденции к повышению активности для этой реакции при переходе в направлении п- р (снижение уровня Ферми) свидетельствуют данные Шваба и Блока [92] о влиянии малых добавок лития и галлия к окиси цинка. Окись цинка с добавками применялась также Молинари и Парравано [102] при изучении реакции обмена Нг—Ог и Чимино с сотрудниками [103] при изучении хемосорбции водорода и дейтерия. Наиболее активный катализатор для обмена — хорошо проводящий окисел с добавкой галлия — давал наименьшие величины равновесных заполнений при хемосорбции. Это подтверждает ту роль слабой хемосорбции для обмена Нг—Ог, которую ей обычно приписывают в катализе на металлах. [c.352]

Т. е. в нее входит разность энергий решеток металла Яме и окисла Ямео- Например, для платины фазовый окисел неустойчив только потому, что энергия решетки металлической платины значительно выше энергии решетки ее окисла. При этом поверхностный окисел платины очень прочен. Он образуется с выделением тепла, а равновесная хемосорбция [c.80]

Первоначально происходит физическая адсорбция молекул кислорода на чистой поверхности металла. Образуются относительно слабые связи, и энергия адсорбционного процесса незначительна, составляя менее 25 кДж/моль (6 ккал/моль). Эти молекулы затем диссоциируют, и атомы становятся значительно более прочно связанными за счет процесса хемосорбции, который протекает при значительно большем выделении энергии, более 209 кДж/моль (60 ккал/моль). С помощью электронографии получено [8] доказательство того, что хемосорбция кислорода связана с движением-определенного числа атомов металла к плоскости, занятой адсорбированными атомами, кислорода. Эти хемосорбированные атомы образуют очень стойкую поверхностную структуру, состоящую из положительных и отрицательных частиц, которая, как установлено некоторыми исследователями, имеет более высокую термодинамическую стойкость, чем трехмерный окисел. Так, например, при нагревании кристаллов никеля почти до точки плавления было обнаружено 18] исчезновение дифракционных картин ЫЮ при сохранении дифракционной картины, присущей адсорбционному слою. Переход монослоя в кристаллический окисел объясняется [71 влиянием второго внешнего слоя хемосорбированных молекул кислорода на изменшйе результирующей энергии Гиббса, вследствие которого окисел становится более стойким, чем монослой. [c.19]

Хемосорбция является термодинамически выгодным процессом. Поэтому ограничение химической реакции поверхностным слоем чаще всего является результатом большой энергии активации дальнейшего взаимодействия между сорбатом и сорбентом. Это в особенности проявляется при хемо-еорбции О2 на металлах или их окислах. В случае большинства металлов [ окислов металлов низшей валентности, таких, как СпгО, стабильным состоянием системы металл — О2 обычно является окисел высшей валентности. Многие металлы (такие, как А1 и N1) окисляются медленно даже при высоких температурах только благодаря защитному действию хемосорбирован-1ШГ0 слоя окисла. Такое захцитное действие наблюдается в тех случаях, когда ион металла в слое окисла имеет больший радиус, чем в нижележащем металле. Окисная пленка этих металлов плотная и прочно соединена с нижележащим слоем металла . В случае достаточно толстых окиснг % пленок [c.551]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология