表面化学与模型催化的研究 chen project 1,2 and 3

合集下载

化学系介绍 (2)

化学系教授简介（按姓氏笔画排序）丁传凡(ChuanFan Ding)，1962年生，复旦大学博士。

自90年起,先后任中国科学院化学研究所助理研究员和副研究员，日本东京大学访问学者，美国纽约州卫生部健康研究中心研究员，美国太平洋西北国家实验室和美国华盛顿州立大学博士后，加拿大维多利亚大学博士后和加拿大不列颠哥伦比亚大学化学系研究员。

03年应聘任复旦大学化学系教授。

主要研究方向为质谱分析方法和仪器；气相蛋白质分子的构型和折叠动力学；分子和离子的激光化学。

孔继烈(Jilie Kong)，1964年生，1993年于复旦大学毕业获博士学位。

1995年聘为复旦大学化学系副教授，1996-1998分别在美国肯州路易威尔大学和康州州立大学博士后。

1999年起为复旦大学化学系教授，2001 年聘为博士生导师。

先后主持国家“863“项目、“973“子课题、基金委重点及面上项目、教育部人才项目及上海市科委专项等多项课题研究，研究领域及兴趣包括功能光电功能材料及器件、生物分子光电化学分析、电化学生物传感器、芯片微分析系统、中草药及海洋药物分析，生命分析与疾病诊断新方法和光电化学及光电器件。

王文宁(Wenning Wang)，1996年毕业于复旦大学化学系获得理学学位。

复旦大学化学系教授，复旦大学生物医学研究院兼职PI。

1995年12月-1996年3月于日本分子科学研究所从事博士后研究。

2002年2月-2003年8月于香港科技大学生物化学系任访问学者。

研究领域为结构生物学及计算生物学，主要包括神经系统信号传导和细胞极性的分子及结构基础，膜蛋白的构像变化动力学及生物功能等。

王全瑞(Quanrui Wang)，1963年生。

德国康斯坦茨（KONSTANZ）大学化学系博士。

1994年北京大学化学与分子工程学院博士后。

1996年于复旦大学化学系任教，1997年5月晋升为副教授，2002年晋升为教授，2003年任博士生导师。

先后承担国家自然科学基金、教育部骨干教师资助计划、上海市科委重点科技攻关、国内外科研合作等研究项目，研究领域为有机合成化学，主要涉及各种生理活性物质、新型香料物质合成方法、具有特殊物理性能的有机材料合成，不对称合成，精细有机化学；物理有机化学，主要涉及分子重排反应以及相关机理研究。

表面科学研究的前沿进展

表面科学研究的前沿进展作为现代科技的重要一环，表面科学在现代材料学、能源化学、环境科学等领域中都有广泛的应用，涉及到许多行业和领域。

本文将从表面纳米科学、表面反应动力学、表面电化学、表面物理学等角度探讨表面科学研究的前沿进展。

表面纳米科学表面纳米科学是表面科学领域的重要分支之一，它涉及到纳米级别下的表面物理、化学以及电子结构等方面，具有高度的学科交叉性。

在表面纳米科学方面，国内外的研究者们在功能材料、催化剂以及纳米器件等方面取得了重要的进展。

例如，利用铂纳米颗粒修饰的氧化铝载体，能够有效催化苯胺的氧化反应，其催化效率远高于传统催化剂。

另外，表面纳米科学还包括表面增强拉曼散射技术。

利用金属纳米结构能够将分子吸附在其表面上，形成一个增强的电场区域，从而增强了分子振动光谱的强度。

通过这种方式，科学家们可以通过对表面增强拉曼散射技术的研究，有效地探测分子的结构与行为，为材料研究提供了先进的手段。

表面反应动力学表面反应动力学是研究表面成分分布以及表面化学反应机理和动力学的学科。

在表面反应动力学领域中，主要涉及到化学吸附、表面扩散、表面反应等方面，其研究成果对于深入了解化学反应机制，促进催化剂的设计以及探究物质表面性质和表面结构等都具有重要的意义。

目前，国内外的研究者们在该领域已经取得了重要的进展。

例如，利用表面反应动力学基础理论和计算方法，研究者们成功地探究了钴金合金催化酸氧化反应的机理，提出了酸处理过的钴金合金更具有活性等结论。

表面电化学表面电化学是表面科学领域重要的研究方向之一。

它主要涉及到电化学过程的理论、机制、方法与材料。

在表面电化学研究中，主要包括表面电荷分布、表面电位与电子结构、表面氧化还原反应等方面。

在表面电化学领域，广泛应用于能源转换、催化剂、生物传感等领域。

例如，在太阳能电池领域，利用表面电化学技术，国内外学者们针对纳米级别的界面结构、电荷分布和界面催化等方面进行深入研究，为太阳能电池的研究和应用提供了重要的理论基础。

Al_(2)O_(3)负载Pt基催化剂表面动态变化的谱学研究

Al_(2)O_(3)负载Pt基催化剂表面动态变化的谱学研究何念秋;郑燕萍;陈明树【期刊名称】《分子催化（中英文）》【年(卷),期】2024(38)1【摘要】明确多相催化剂表面在反应过程的动态变化对催化剂的优化、设计有重要意义.我们通过控制Pt的不同负载量制备了一系列Al_(2)O_(3)负载的Pt/Al_(2)O_(3)催化剂,利用X-射线衍射、X-光电子能谱、球差扫描电镜、CO-探针的红外光谱、低能离子散射谱、程序升温氧化和拉曼光谱等研究Pt/Al_(2)O_(3)的表面结构和反应过程中的变化,以丙烷直接脱氢(PDH)反应为探针,考察反应过程存在“诱导”期的表面动态变化,特别是表面积碳、表面形貌、活性位点等的演化.进而与其催化反应性能关联,发现Pt纳米粒子(NP)和团簇上丙烷易深度脱氢或断裂C-C键生成CH_(4)的同时形成积碳、随后失去活性;而孤立的Pt单原子位点(SAC)上不易生成积碳、是丙烯生成的关键活性位.【总页数】11页(P7-16)【作者】何念秋;郑燕萍;陈明树【作者单位】厦门大学化学化工学院固体表面物理化学国家重点实验室【正文语种】中文【中图分类】O643.32【相关文献】1.Al_(2)O_(3)晶型对Pt/Al_(2)O_(3)-Cl催化剂物化性质及其催化C_(5)/C_(6)异构化性能的影响2.载体表面性质调控Pt-Sn/γ-Al_(2)O_(3)催化剂丙烷脱氢性能3.CeO_(2)-Al_(2)O_(3)复合载体负载Ni基催化剂催化COx共甲烷化性能4.硫酸负载对Pt/SO_(4)^(2-)-(ZrO_(2)-Al_(2)O_(3))催化剂性能的影响5.Al_(2)O_(3)-TiO_(2)复合氧化物负载的钴基催化剂光热费托合成性能研究因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

仿生表面结构设计对液滴冷凝及收集行为的影响

第52卷第8期表面技术2023年8月SURFACE TECHNOLOGY·355·仿生表面结构设计对液滴冷凝及收集行为的影响周鹏1，胡建华1，李蓓1,2（1.武汉理工大学材料科学与工程学院，武汉 430070;2.华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室，武汉 430070）摘要：目的提高仿生表面液滴冷凝及收集效率。

方法借鉴典型生物微纳结构及表面特性，采用分子动力学方法，建立水汽冷凝演化模型，分析纳米阵列形貌、亲疏水比及楔形顶角对液滴冷凝及收集行为的影响。

结果液滴在方形阵列结构中易钉扎，不利于去除；在矩形阵列结构中具有较好的流动性，且相对方形阵列表面凝结量提升了30.8%。

随着亲疏水比θ的增加，沉积在阵列间隙的水分子数增多，钉扎效应加剧，更易形成膜状冷凝；相反地，θ越小，液滴倾向形成滴状冷凝并呈现Cassie态。

调整楔形阵列的顶角α可以有效实现液滴的定向运动。

当α为3°或6°时，楔形结构能够产生足够的Laplace压力差，驱使液滴定向运动；当α为9°或12°时，能够引导液滴在楔形结构尾端聚集，并融合成更大尺寸的液滴，凝结量相对α为0°分别提升了210.7%和193.0%，收集效率显著提高。

相比于单一的仿生表面，结合沙漠甲虫和仙人掌的耦合集水策略设计出的双重仿生结构在凝结量及最大液滴尺寸上均有明显提升，有效提高了液滴的冷凝及收集效率。

结论通过调节纳米阵列形貌和楔形顶角，并合理设置亲疏水比，可有效提高液滴冷凝及收集效率。

研究结果为强化冷凝功能的仿生表面设计提供了一定的理论指导。

关键词：仿生表面；纳米阵列；亲疏水比；楔形顶角；冷凝；定向运动；分子动力学模拟中图分类号：TG147 文献标识码：A 文章编号：1001-3660(2023)08-0355-08DOI：10.16490/ki.issn.1001-3660.2023.08.030Effect of Bio-inspired Surface Structure Design on DropletCondensation and Harvesting BehaviorZHOU Peng1, HU Jian-hua1, LI Bei1,2(1. School of Materials Science and Engineering, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China;2. State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, Huazhong Universityof Science and Technology, Wuhan 430070, China)ABSTRACT: Bio-inspired water harvesting surfaces present superb self-cleaning and self-propelling properties, high efficiency,收稿日期：2022-07-22；修订日期：2022-11-22Received：2022-07-22；Revised：2022-11-22基金项目：华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室开放课题研究基金（P2021-009）Fund：Open Fund Project of State Key Laboratory of Materials Processing and Die & Mould Technology, Huazhong University of Science and Technology (No. P2021-009)作者简介：周鹏，（1996—），男，硕士研究生，主攻仿生表面结构设计及其液滴收集计算模拟。

催化反应中的表面现象研究

催化反应中的表面现象研究催化反应是指通过催化剂使反应速率加快的化学反应。

在催化反应中，催化剂通常是由固体或液体材料制成的，而反应的物质通常是气相或液相的。

表面现象是催化反应中的一个重要因素，它与催化剂的物理化学性质、反应条件等因素有密切关系。

在本文中，我们将探讨催化反应中的表面现象研究。

一、表面现象的定义和影响表面现象是指催化剂与反应物分子之间的相互作用，包括物理吸附、化学吸附、热力学等方面。

催化反应的速率和选择性都受到表面现象的影响。

表面现象的性质与催化剂的比表面积有关，比表面积越大，催化剂与反应物分子之间的相互作用越强烈。

而对于液态催化剂，表面现象的研究则涉及到表面张力、分子扩散等现象。

二、表面现象的研究方法为了研究表面现象，科学家们运用了多种手段和方法，其中比较常见的有红外光谱、X射线衍射、扫描电子显微镜等。

这些方法可以帮助研究表面上的化学键、分子结构，以及催化剂表面的形貌和结构等重要参数。

三、表面现象研究在催化反应中的应用表面现象的研究为催化反应提供了重要的理论依据和实验方法。

其中一些应用包括：1. 催化剂的制备和改性表面现象的研究可以指导催化剂的设计和改性，以达到更好的催化效果。

例如，通过改变催化剂的结构和组成，可以控制不同反应物分子在催化剂表面上的吸附态，从而优化催化反应速率和选择性。

2. 新型催化剂的发现表面现象的研究还可以帮助科学家们发现新型的催化剂。

例如，运用红外光谱对催化剂表面上的化学键进行研究，可以发现某些催化剂上新颖的键和化学反应机制，从而推动新型催化剂的发现和开发。

3. 催化反应机理的研究表面现象的研究对催化反应机理的理解也有着重要的意义。

通过表面光谱学等手段，科学家们可以观察催化剂表面上反应物分子的吸附和解离过程，推断出反应机理和关键步骤，从而优化催化剂结构，提高反应速率和选择性。

四、总结催化反应中的表面现象研究是一项非常重要的研究领域，其涉及到催化剂的结构、反应物分子的吸附和反应机理等多方面内容。

PEMFC催化层反应机理与动力学研究

后来weber进一步改进方法并发现电极的性能取决于基底的制备而不是溅射过hirano等人12在gdl上分别沉积00401和03mgcm的pt经nafion溶液浸渍后与pem热压形成mea发现pt载量为01mgcm的mea性能与etek电极04mgcm在低电流密度区相当但在高电流密度区的性能明显优越于后者其可能是pt喷涂在电极表面可有效降低因阴极浓差极化引起的过电势的缘故
adsorption/desorption reactions of hydrogen and oxide via surface diffusion in the catalyst layer. However, they can not contribute to the electrochemical oxidation of hydrogen in low overpotentials. The obvious surface diffusion of dissociatively adsorbed intermediates in hydrogen oxidation and oxygen reduction in catalyst layer can only be observed in high overpotential region. The effects of absorbed surface oxide on oxygen reduction is investigated by the comparing electrochemical behaviors of normal “Pt/C+Nafion” catalyst layer and the
I
Abstract
Proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) holds great promise in powering the electric vehicles due to its relatively high power density, low operation temperature and essentially zero emission. Currently, one of the major efforts in developing PEMFC is to increase the utilization of Pt in the catalyst layer so that the cost of PEMFC can be lowered. To increase the utilization of Pt requires a deep understanding on the electrochemical reactions and processes involved in the catalyst layer. So far, the studies of fuel cells reactions (e.g., oxygen reduction reaction and hydrogen oxidation reaction) under real PEMFC catalyst layer and well-defined electrochemical conditions have been very rare. In this thesis, a three-electrode electrochemical cell based on a PEMFC single cell is established, which allows single fuel cell reactions to be studied in real catalyst layer. With this cell, the effects of surface diffusion of adsorbed species or intermediate on reactions of upd adsorption of hydrogen and oxygen, of hydrogen oxidation and of oxygen reduction in PEMFC catalyst layer are investigated. By introducing a layer of Pt/C between the normal “Pt/C+Nafion” catalyst layer and the carbon paper gas diffusion layer, a dual-catalyst-layer working electrode is formed. Such dual-catalyst-layer electrode, the normal single “Pt/C+Nafion” catalyst layer, and a single Pt/C catalyst layer are used respectively as working electrodes to constitute the above mentioned PEMFC electrochemical cell and their

材料表面的多尺度建模和分析

材料表面的多尺度建模和分析材料科学作为一个交叉学科，包含物理学、化学、材料力学等多个领域。

其中，材料表面的多尺度建模和分析是一个重要的研究方向。

本文将介绍材料表面的多尺度建模和分析的背景、相关理论等。

1.背景随着科技的不断发展和人类文明的进步，材料的种类和数量也在不断增加。

其中，材料表面的性质和结构对其整体性能有着至关重要的影响。

例如，光电器件的高效转换、汽车表面的防腐蚀和耐磨性等，都离不开对材料表面的深入研究。

然而，材料表面的多尺度结构和复杂性对其研究带来了一定的困难。

传统的研究方法往往只能得到一些表面性质的大致描述，而无法深入分析其内部结构和运动机制。

2.相关理论当前，材料表面的多尺度建模和分析已成为材料科学研究的重要领域之一。

常见的理论和方法包括：1）分子动力学方法分子动力学方法是一种基于分子运动原理的模拟方法，能够模拟物质的微观结构和运动。

利用此方法，可以对材料表面的结构和性质进行深入分析。

例如，利用分子动力学方法可以模拟表面的晶体结构、界面化学反应以及表面缺陷的形成和演化过程。

2）量子力学方法量子力学方法是一种描绘物质微观状态的理论方法，能够精确描述原子和分子之间的相互作用和物理性质。

利用这一方法，可以研究表面的原子排列、电子态和分子反应等方面的性质。

例如，利用量子力学方法可以模拟表面化学反应的动力学过程。

3）原子力显微镜技术原子力显微镜技术是一种高分辨率表面成像技术，能够直接观察材料表面的原子排列和结构特征。

通过此技术，可以研究表面粗糙度、晶格缺陷和表面化学反应等方面的性质。

例如，利用原子力显微镜可以观察表面氧化层的形态和厚度变化等。

3.应用前景材料表面的多尺度建模和分析具有广泛的应用前景。

例如，可以应用于材料的设计和开发、表面加工工艺的优化和改进、环境污染和生物医学领域等诸多领域。

目前，在太阳能电池、光催化材料、燃料电池、生物传感器等方面已经得到了广泛应用。

总之，“多尺度”是材料表面研究的重要特点之一。

介孔氧化铝及其前体的晶体结构与表面化学的研究进展

[ Abstract] R esearch pro gresses in crystal structure and surface chem istry o f m esoporous a lum ina and its precurso r w ere rev iew ed. S tarting from the m ain synthet ic route s of m esoporous a lum ina, its con tro lled synthesis w as sy stem ically summ arized. In addit ion, new varieties o f m esoporous a lum ina w ith o rdered po res d ifferen t m orpho lo g ies and nano cry sta lline a lum ina a ssem blies w ere in troduced in detai.l T he crystal g row th and contro l strateg ies, and the surface a lum inum m icro env ironm en t and the surface hydroxy l groups w ere discussed in deta i.l H o t issue s and research opportunities in th is f ield w ere pro spected, and the sugg estion o f streng then ing re search in the a lum ina m eso lev el w as propo sed. [ K eywords] m esoporous alum ina; m esopo rous a lum ina precurso r; cry stal structure; surface chem istry

催化剂Ru／C的表面分形分析

・
２４・３
材料导报
２１年１００１月第２４卷专辑１６
催化剂ＲｕＣ的表面分形分析／
陈金妹，谈萍
（西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室，西安７０１）１０６
摘要
催化剂ＲｕＣ因具有巨大的比表面积、／复杂的孔隙结构和特有的表面化学性质在许多行业得到广泛应
ｓｅｄｓｒｕｉｓｆｏｒｉｄｆａａｙｔＲｕＣｗｔｉｅｅｔｐｃｉａｅｓｒｓｕｉｓｇｔｅｒｉｏｅｄｏｐｉｉｉｔｎｕｎｓｏｔｌｓｓ／ｉｄｆｒｎｅｉｃｒａｅｔｄｅｕｉｈｉｎｔｇｎａｓｒ — ｚｔｂｏｏｆｋｃｈｆｓｆａｄｎｒ
Ａ￣ｔｔｍｃ
ＣｔｌｓｓＲ／ａｅｄｓｒａｐｌａｉｓｆｉｄｕｒｅｓｒａｅａｅ，ｏｌｘｐｒａａｙｔｕＣｈｖｅｐｅｄａｐｉｔｎｉｍｏｔｅｓｄｅｔｌｇｕｆｃｒａｃｍｐｅ — ｗｉｃｏｎｏｆｌｏａｏ
ｆａｔ１ｉｎｉｎａｅｍｏｅｃｏｅｒｌｔｎｏｏｏｉｙａｄｓｒａｅｃｎｉｕａｉｎｏｈａａｙｔ．ｒｃａｄｍｅｓｏｓｈｖｒｌｓｅａｉｎｐｒｓｔｎｕｆｃｏｆｒｔｆｔｅｃｔｌｓｓｏｇｏＫｅｒｓｙｗｏｄａｓｒｔｎ，ｆａｔｌｄｍｅｓｏｄｏｐｉｏｒｃａｉｎｉｎ，ｓｅｉｃｓｒａｅａｅ，ｐｒｉｅｐｃｆｕｆｃｒａｏｅｓｚｉ

漆酶结构与催化机理

漆酶结构与催化机理万云洋杜予民#（中国石油大学（北京）资源与信息学院北京 102249 #武汉大学资源与环境科学学院武汉 430079）摘要本文阐述了漆酶的研究进展，对漆酶研究中的铜离子活性中心、三维结构和催化机理研究作重点阐述。

关键词漆酶金属酶三维结构三核中心催化机理Structure and Catalytic Mechanism of LaccasesWan Yunyang, Du Yumin#(Faculty of Natural Resources and Information Technology, China University of Petroleum, Beijing, 102249; # College of Resource and EnvironmentalSciences, Wuhan University, Wuhan 430079)Abstract The progress on the research of laccases is reviewed the active centre of copper ions, the three-dimensional structure of protein, and catalytic mechanism are emphasized in this paper.Key words Rhus laccase, Metal enzyme, Three dimensional structure, Trinuclear centre, Catalytic mechanism漆酶(EC1.10.3.2)，(对)-二酚：双氧氧化还原酶，是多铜氧化酶中的一种含铜的糖蛋白氧化酶(表1)，按照来源大致可以分为植物漆酶、微生物(包括真菌和细菌)漆酶和动物漆酶[1]。

从首次在生漆液成份中发现这种酶成份(1883年)、漆酶(laccase)概念的提出(1898年)与沿用、真菌漆酶的发现、含铜蛋白质和铜活性中心地位的确立，到第一种工业微生物漆酶制剂的应用(1997年)[2]，及对漆酶分离纯化[3,4]、晶体结构[5,6]等的研究，已有一百多年的历史，并一直经久不衰，几乎涉及到化学、分析、食品、医疗、生物和环保等各个领域，同时预计它在新兴的蛋白质组学对糖蛋白的研究中也会有一席之地。

Colloid Chemistry and Surface Chemistry(胶体化学和表面化学)专业英语.

repelling. If the solvent is water, the terms hydrophilic and hydrophobic, respectively, are used instead. Lyophobic
colloids include the metal sols. Lyophilic colloids generally have some chemical similarity to the solvent, such as –OH groups able to form hydrogen bonds.
▪ Surface active agent, surfactant (表面活性剂)
▪ Anionic surfactant
▪ Cationic surfactant ▪ Micelle (胶束) ▪ Surface film ▪ Monomolecular film
▪ Detergent (洗涤剂) ▪ Electrophoresis (电泳) ▪ Electroosmosis (电渗) ▪ Isoelectric point (等电点) ▪ Sol (溶胶) ▪ Aerosol (气溶胶) ▪ Gel (凝胶) ▪ Agar gel (琼脂糖凝胶)
Surfactant molecules or ions can cluster together as micelles, which are colloid-sized clusters of molecules, for their hydrophobic tails tend to congregate, and their hydrophilic heads provide protection. Micelles form only above the critical micelle concentration (CMC) and above the Krafft temperature.

表面科学与材料表面催化

表面科学与材料表面催化表面科学是研究固体表面化学性质及其应用的一门学科，它的发展直接推动了许多工业和科学领域的发展。

固体表面的性质往往与其内部不同，而且易受外部物质或环境的影响，因此表面科学研究的对象具有特殊和重要的意义。

材料表面催化则是表面科学中一个重要的分支，在各种材料上的应用也非常广泛。

表面科学的发展始于20世纪60年代，在当时得到了广泛的关注。

80年代开始，随着扫描隧道显微镜（STM）技术的发明和电子显微镜（TEM）技术的改进，表面科学的研究发展得更加迅速。

这两种技术的出现使得表面科学的研究可以更加精确地分析和控制固体表面的结构和化学反应，也使得材料表面催化得以迅速发展。

材料表面催化是指在材料表面上通过催化作用促进特定化学反应的一种方法。

这种方法可以大大提高反应的速率和选择性，因此在化学反应、燃料电池、催化剂等方面都有广泛的应用。

以化学反应为例，通常需要高温高压，反应速率受到多种因素的影响，而且化学反应的副产物往往会破坏反应器设备。

而通过在表面上加入催化剂，则可以在常温下促进化学反应，降低能量消耗和副产物产生。

材料表面催化研究中的一个重要问题是催化剂分散度，因为催化作用的效率取决于催化剂的分布均匀程度。

固体催化剂的分散度通常通过金属颗粒的大小、形状、构造和掺杂等方面来控制。

另外，催化剂的活性和选择性也应该考虑催化剂的化学成分、晶面结构和表面化学性质等方面因素。

随着表面科学和材料表面催化的发展，人们对材料表面催化的研究也更加注重实用化和工业应用，因此可以预见，在催化剂设计和制备技术上将会得到更多的突破和应用。

加上材料表面催化技术的不断完善，催化作用的效率和应用将会更广泛。

华东理工大学表面化学与催化课程论文

的不可逆性造成的。另外这是由于毛细管凝聚作用使 N2 分子在低于常压下冷凝填充了介孔孔道，由于开始发生毛细凝结时是在孔壁上的环状吸附膜液面上进行，而脱附是从孔口的球形弯月液面开始，从而吸脱附等温线不相重合，往往形成一个滞后环。 (4)滞后环产生的类型将吸附等温线滞留回环的现象分为了 4 种情况：
一般的重构表现为形成表面超结构，即为表面层二维晶胞基矢整数倍增大结构，较常见的重构有缺列型重构和重组型重构。缺列型重构：是表面周期性地缺失原子列造成的超结构。清洁的面心立方金属，铱、铂、金、钯等晶体表面上的原子列每间隔一列即缺失一列。重组型重构并不减少表面的原子数，但显著地改变表面的原子排列方式。通常，重组型重构发生在共价键晶体或有较强共价成分的混合键晶体中。一般弛豫不会引起重构，但重构总包含弛豫。 (3) 偏析合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象称为偏析。焊接熔池一次结晶过程中，由于冷却速度快，已凝固的焊缝金属中化学成分来不及扩散，造成分布不均，产生偏析。焊缝中的偏析现象有以下三种： ①显微偏析。熔池一次结晶时，最先结晶的结晶中心金属最纯，后结晶部分含其它合金元素和杂质略高，最后结晶部分，即结晶的外端和前缘所含其它合金元素和杂质最高。在一个柱状晶粒内部和晶粒之间的化学成分分布不均现象称为显微偏析。 ②区域偏析。熔池一次结晶时，由于柱状晶体的不断长大和推移，会把杂质 “赶”向熔池中心，使熔池中心的杂质含量比其它部位多，这种现象称为区域偏析。焊缝的断面形状对区域偏析的分布影响很大。窄而深的焊缝，各柱状晶的交界在其焊缝的中心，因此焊缝中心聚集有较多的杂质。这种焊缝在其中心部位极易产生热裂纹。宽而浅的焊缝，杂质则聚集在焊缝的上部，这种焊缝具有较高的抗热裂能力。 ③层状偏析。熔池在一次结晶的过程中，要不断地放出结晶潜热，当结晶潜热达到一定数值时，熔池的结晶就出现暂时的停顿。以后随着熔池的散热，结晶又重新开始，形成周期性的结晶，伴随着出现结晶前沿液体金属中杂质浓度的周期变动，产生周期性的偏析称为层状偏析。层状偏析集中了一些有害元素，因此缺陷往往出现在层状偏析中。由层状偏析所造成的气孔。 [1] 蓝田, 徐飞岳. 晶体表面弛豫和重构的规律与机理[J]. 原子与分子物理学报, 1995， 12(4): 438-450. [2] 张敏妍. 晶体表面重构和弛豫的理论分析[D]. 陕西师范大学, 2009. 3. 表面结构往往由固体表面和所吸附的分子共同组成,在 Wood’s 表示法中,

工业催化习题整理(chen修正)

1.催化剂的活性、选择性的含义是什么？如何计算？答：催化剂的活性是指催化剂影响反应进程的程度，比活性a=ｋ/S （k 为催化反应速率常数，S 为表面积或活性表面积）；催化剂活性A=aS 。

催化剂的选择性是指所消耗的原料中转化成目的产物的分率，x （转化率）=已转化的指定反应物的量 / 指定反应物进料量×100%s （选择性）=转化成目标产物的指定反应物的量 / 已转化的指定反应物的量×100%Y （产率）=转化成目标产物的指定反应物的量 /指定反应物进料量×100%Y=xs2. 催化剂的组成及其作用（载体、助催化剂的功能）活性组分，载体，助催化剂载体功能：提供有效的表面和适宜的孔结构。

增强催化剂的机械强度。

改善催化剂的传导性。

减少活性组分含量。

提供附加的活性中心。

活性组分与载体之间的溢流现象和强相互作用助催化剂功能：促进活性组分和载体的功能。

1.3、说明催化剂为什么不能改变平衡反应的平衡位置？对于给定的反应，在已知条件下，其催化和非催化过程的-△G 0r 值是相同的，即K f 值是相同的，所以平衡位置没有改变。

另一种答案：化学平衡是由热力学决定的，ln p G RT k ∆=-，其中p k 为反应的平衡常数，G ∆是产物与反应物的标准自由焓之差，是状态函数，只决定于过程的始终态，而与过程无关。

催化剂的存在不影响G ∆值，它只能加速达到平衡所需的时间，而不能移动平衡点。

1.4、具有加氢功能的催化剂往往对脱氢反应也有活性。

试给予解释。

根据K f = ,催化剂可以以相同的比例加速正、逆反应的速率常数。

因此，对于可逆反应，能够催化正方向反应的催化剂，就应该能催化逆方向反应。

2.1、通常固体催化剂有哪几个部分组成的？载体和助催化剂的功能分别是什么？通常估计催化剂由活性组分、载体和助催化剂三个部分组成。

（1）载体：载体是催化剂活性组分的分散剂、黏合物或支撑体，是负载活性组分的骨架。

材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第一章课件全

Chapter1 Introduction
52
实践性：
生物医药领域生物相容性材料：例如设计特殊的金属合金和聚合物涂层，以保护人体组织不与人工骨头置换体或其他植入物相排斥;人造肾脏、血液氧合器、静脉过滤器以及诊断化验等;药物、蛋白质及基因的控制释放。
Chemicals：the utility lies primarily in their consumption.Materials: can be used repeatedly or continuously for an application that does not irreversibly convert them to something else.
Chapter1 Introduction
1.1 材料与化学
Materials and Chemistry
—— connected with function and, through that function, utilities.
11
Distinguish between
Chemicals and Materials
Chapter1 Introduction
12
Materials Science and Chemistry
Atomic-molecular level interaction
Macroscopic perspective
Chapter1 Introduction
13
材料的发展
美国海军用0.5马力陶瓷发动机
广州新电视塔摩天轮的16个“水晶”观光球舱，壳体采用新型高分子材料，晶莹剔透，能保证舱内游客对塔外景色一览无余。
美国最新型隐身战斗机F-22使用吸波材料和吸波涂层

PPT图解杨培东Chem. Rev. 纳米颗粒催化剂的表面与界面控制

可达60纳米。而较大的颗粒(11-0 nm)则演化为纳米孔
结构，初始Ni含量损失较大(图k)。
2. 氧还原反应ORR
2.4 Pt基纳米催化剂
2.4.3 开放式结构
➢ 介孔结构 ➢ 纳米笼 ➢ 纳米框架
3. 电催化CO2还原
3.1 基本理论
电催化二氧化碳还原可以产生一系列的产物，从简单的产物如一氧化碳或甲酸盐到更复杂的分子如正丙醇。到目前为止，已经确定了16种以上的产品，可以根据它们的碳原子数或产生它们所需的电子传递数来分类。
Li等人用ZnO-ZrO2纳米颗粒和Zn改性的SAPO-34 沸石制备了ZnZrO/SAPO串联催化剂，该催化剂对C2-C4烯烃的选择性高达80% - 90%。ZnO-ZrO2 纳米颗粒通过CO2加氢生成甲醇，而SAPO可催化甲醇生成烯烃。其优异的选择性归功于两个反应的协同耦合。
4. 用于串联催化的纳米材料
根据串联催化机制，Au/Cu较纯Au或Cu 更倾向于在低过电位下生产 C2+ 醇。此时，金纳米粒子将CO2还原成CO，而后在Cu表面进行选择性的C-C耦合，生成 C2+醇。
• 因此，所考虑的催化剂结构因素可能因所需产品的不同而不同。
3.2 CO2RR催化剂
3.2.4 铜基纳米材料
3. 电催化CO2还原
3.3 其他催化剂
3. 电催化CO2还原
3.4 多金属催化剂
4. 用于串联催化的纳米材料催化界面所发生的催化顺序反应。 • 串联催化、序贯反应耦合，通过一个单一的纳米催化剂催化与多个相邻活跃的位点，它
第二种路线是将CO2加氢制甲醇和随后的甲醇制烃过程。包括甲醇制烯烃(MTO)、甲醇制丙烯(MTP)和甲醇制汽油(MTG)过程)，可在酸性体系下进行组合。

化学反应中的表面催化机理

化学反应中的表面催化机理化学反应在人类的日常生活中无处不在，从运用化学反应制作食物，到生产化学品和能源，都离不开化学反应。

表面催化是一种重要的催化机制，可以大幅度地减少反应的能量消耗、加快反应速率和提高反应产率。

在本文中，我们将探讨表面催化的基本概念、机理和应用。

一、基本概念表面催化是指化学反应发生在催化剂表面上的催化过程。

以催化剂表面为反应中心，将反应物吸附在表面上，经过激活能的降低，反应得以顺利进行。

表面催化具有高效、选择性好、催化剂寿命长等优点。

它的应用领域极为广泛，包括生产化学品、能源材料、环境保护等。

二、机理探究表面催化机理包括吸附、激活、反应和脱附四个步骤。

下面我们一步步地来看：1. 吸附吸附是指反应物分子在催化剂表面上附着的过程。

催化剂表面具有吸附中心，吸附中心可以是催化剂表面上的活性位点、缺陷位点或表面形貌不规则区域等。

当反应物分子从气相或液相中接触到催化剂表面时，它们将在表面的吸附中心处发生静电相互作用、氢键相互作用等相互作用，随之吸附在催化剂表面上。

2. 激活在催化剂表面吸附的反应物分子由于表面状态与气相状态不同，因而具有不同的电子能级和振动能量，并且由于受到表面位点的约束，反应物分子的化学键长度和键角也可能发生改变，使分子处于一种激活状态。

由于催化剂表面对反应物分子的激活作用，激活能大大降低，反应物分子也因此更容易相互反应。

3. 反应激活的反应物分子在催化剂表面上进行相互反应，生成中间体和产物。

在反应过程中，催化剂表面的位点会不断地吸附反应物分子、中间体、产物等，使它们在表面上反复地运动，进行相互作用，最终生成产物。

4. 脱附产物离开催化剂表面，进入到气相或液相中。

催化剂表面上的其它位点则会继续吸附反应物分子，重新开始催化过程。

三、应用案例表面催化在生产化学品、能源材料、环境保护等领域具有重要的应用价值。

例如在生产氢气时，常使用铂、铳等贵金属作为催化剂。

以铂催化剂为例，由于铂催化剂表面具有相应大小的氢气分子的吸附中心，当氢气分子和氧气分子在铂催化剂表面上吸附后，氢气分子被氧化成水，同时释放出大量的化学反应热，加速氢气和氧气的反应速率，使得氢气的制备又快又安全。

表面物理化学

表面物理化学吴凯【期刊名称】《物理化学学报》【年(卷),期】2018(034)012【总页数】3页(P1299-1301)【作者】吴凯【作者单位】北京大学化学与分子工程学院,北京100871【正文语种】中文表面物理化学是物理化学中的重要分支之一，主要涵盖表面化学与物理。

表面物理化学探究固体表面物理化学过程的基本原理，在多相催化、电化学、能源化学以及纳米科技等领域具有广泛的应用。

例如，2007年的诺贝尔化学奖得主G. Ertl教授曾指出“整个纳米技术领域实际上就是由表面反应控制的”1。

随着现代表面科学技术的快速发展和理论化学的进步，人们现在可以在原子和分子层次上揭示表面物理化学过程。

表面物理化学的重要研究方向之一是表面催化。

催化的核心使命是以更加经济、高效和环境友好的方式将原料转化为具有高附加值的化工品和燃料等，涉及化学、食品、医药、汽车以及石油化工等重大支柱性产业，在人类文明进步和经济发展中占有举足轻重的地位。

催化一般分为多相与均相催化。

在能源和化工等规模化化学工业生产中，90%以上的过程涉及多相催化2。

多相催化研究经历了长期的历史发展过程，不断汲取和借鉴化学及相关学科中发展起来的新的科学原理、方法和技术来探索催化过程中的基本化学和物理性质3。

多相催化过程主要在催化剂固体表面或界面上发生，其研究通常分为两部分：从固体表面的视角，包括固体表界面组成、结构、电子性质和能量等；从反应分子的视角，包括分子结构变迁与化学键的断裂和形成。

催化化学的研究关键是揭示催化转化过程中的构-效关系，即催化体系的结构与性能之间的关系4。

多相催化的研究极为复杂，需要多学科的综合交叉，涉及化学与物理，表面与反应工程，理论与实验，谱学与动力学，以及纳米科技与材料科学等等。

工业催化剂是复杂的材料，其物理和化学特性往往依赖于其组成、结构、形态和粒子形貌等参数。

因此，多相催化基本原理的发展大多依赖于对理想反应器中、温和条件下的模型催化剂和模型催化反应体系的研究，而不是实际工业生产条件下、混合进料体系以及复杂反应器中的商用催化剂的催化性能数据5。

单原子催化国际研究态势分析

随着电子显微技术、光谱学和计算方法的发展，单原子催化成为当今研究领域中的热点。

单原子催化作为一种高效的催化技术，具有高选择性、高催化活性和高稳定性等特点，被广泛用于许多领域。

本文将从单原子催化的基本概念、研究方法、催化机制以及国际研究现状等方面进行探讨，旨在了解单原子催化的国际研究态势。

一、单原子催化的基本概念单原子催化是指催化剂上的活性位点只有单个原子，而非传统催化剂上的不规则晶面、多晶、纳米颗粒等。

单原子催化的特点在于其原子的尺寸相当小，与反应物分子相互作用的能力非常强，因此可以得到高催化效率和选择性，而且具有较强的稳定性。

二、单原子催化的研究方法单原子催化研究方法主要包括经典的表面技术和先进的计算技术。

1、表面技术：表面技术作为最早的研究方法，包括扫描电子显微镜(SEM)、扫描隧道电镜(STM)、X 射线光电子能谱(XPS)、扩散反应等。

2、计算技术：计算技术主要包括量子化学计算和分子模拟技术。

与表面技术不同，计算技术可以从理论上分析单原子催化反应的机理、催化剂设计和反应动力学等问题，从而理解实验数据和提出新的假设。

三、单原子催化的催化机制单原子催化的催化机制与传统催化剂有很大不同，主要体现在以下几个方面。

1、活性位点单一：传统催化剂具有复杂的晶面和多晶结构，因此有多个可活化的簇或位点，而单原子催化剂只有一个活性位点，因此其催化效率更高。

2、反应活性和选择性强：由于单原子可以很好地催化反应，因此反应活性和选择性都很高，这使得单原子催化被广泛应用于催化领域。

3、催化剂的催化性能高度可控：由于单原子催化剂与传统催化剂不同，其催化性能具有高度可控性，催化剂的制备和结构设计成为单原子催化研究的重点。

四、国际研究现状单原子催化的国际研究现状非常活跃，主要体现在以下几个方面。

1、催化剂的制备和表征：随着扫描隧道显微镜(STM)和高分辨透射电镜(TEM)的发展，单原子空间组装已成为单原子催化的重要研究方向之一。

1-site2-pKa表面络合模型预测土壤中Cd2+的吸附及生物有效性

郁何敏，李焱，石振清，等.1-site/2-p K a 表面络合模型预测土壤中Cd 2+的吸附及生物有效性[J].农业环境科学学报,2022,41（6）：1211-1220.YU H M,LI Y,SHI Z Q,et al.Predicting the adsorption and bioavailability of Cd 2+in soils using the 1-site/2-p K a surface complexation model[J].Journal of Agro-Environment Science ,2022,41（6）：1211-1220.开放科学OSID1-site/2-p K a 表面络合模型预测土壤中Cd 2+的吸附及生物有效性郁何敏1，2，李焱1，2，石振清3，王玉军1，2*（1.中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室（南京土壤所），南京210008；2.中国科学院大学，北京100049；3.华南理工大学环境与能源学院，广州510006）Predicting the adsorption and bioavailability of Cd 2+in soils using the 1-site /2-p K a surface complexationmodelYU Hemin 1,2,LI Yan 1,2,SHI Zhenqing 3,WANG Yujun 1,2*（1.Key Laboratory of Soil Environment and Pollution Remediation,Institute of Soil Science,Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210008,China;2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;3.School of Environment and Energy,South China University of Technology,Guangzhou 510006,China ）Abstract ：The bioavailability of heavy metals in soil is closely related to their adsorption behavior.In this study,nine different non-calcareous soils in China were selected to explore the adsorption process of Cd 2+.The surface acid-base properties （p K a1and p K a2）of the soil were obtained by potentiometric titration.Based on the 1-site/2-p K a model,the complexation constant （lg K (SOCd +)）of Cd 2+was obtained by ECOSAT and FIT.The results showed that this model could well describe the adsorption process of Cd 2+in soils.To further explore the influence of soil properties on Cd 2+adsorption,the relationship between p K a1,p K a2,lg K (SOCd +)and soil properties was analyzed using stepwiseregression.Soil pH and CEC were the main controlling factors of p K a1,and soil pH was also the main controlling factor of p K a2and lg K (SOCd +).收稿日期：2022-03-25录用日期：2022-04-25作者简介：郁何敏（1996—），女，江苏无锡人，硕士研究生，从事土壤-污染物固液界面研究。