吸附作用与多相催化
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均裂：吸附中间物种为自由基（原子） 异裂：吸附中间物种为离子基（正、负离子）
缔合吸附（非离解吸附）：具有π电子或孤对电子的分子可以不
解离就収生化学吸附 如：乙烯在金属上的吸附，碳原子从sp2变成sp3，产生
两个自由价，与金属表面吸附位相作用
化学吸附态
分子或原子在固体催化剂表面迚行化学吸附时的化学状态、电子 结构及几何构型 化学吸附态及化学吸附物种的确定对多相催化理论研究具有重要 意义 研究方法：红外光谱（IR）、俄歇电子能谱（AES）、 高分辨电子能量损失谱（HREELS）、
η << 1 时，内表面利用率低、内扩散影响显著、 受内扩散控制（催化剂活性无法充分显示出来，既使改变催
化剂的组成和微观结构，也难以改变催化效率。只有改变操作条
件或改善催化剂的颗粒大小和微孔构造，才能提高催化效率）
吸附、表面反应、脱附（化学过程）
吸附不能太弱 也不能太强 反应物化学吸附 生成活性中间物 1 2
吸附：反应物分子在催化剂内表面吸附
表面反应：吸附的反应物分子在催化剂表面上反应 脱附：产物分子自催化剂内表面脱附 （孔）内扩散：产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散 外扩散：产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散
① 催化剂颗粒
内孔道
②
反应物
③
气 流 层
④
⑤ ⑥ ⑦ 滞流层 孔道中的流动相
吸附的反 应物分子
活性中间物进行化 学反应生成产物
吸附的产物经过 脱附得到产物
催化剂得以复原
3 4
吸附不能太强
反应是通过在表面上吸附态的两种组分A、B相互作用而迚行：
AB A+B+ S-S S-S
产物+ S-S
A-B S-S
反应是通过吸附态的组分A和气相中的组分B相互作用而迚行：
B A A+B+ A
S
B+
S
S
S +产物
内扩散与内扩散系数 DI 内扩散：反应物分子穿过催化剂外表面与内孔间的 浓度梯度，到达催化剂内表面的过程
通量 = DI （Cs－C）
C ： 内孔中某定点的反应物分子浓度
内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度 反应是否受内扩散影响的判断： 催化剂颗粒减小，催化活性（转化率）是否增加 ？ 内扩散的消除： 在不降低比表面积的基础上，改变催化剂孔结构 减小催化剂颗粒大小
吸附与化学吸附位能线的交点在零能级以上 （慢化学吸附）
非活化吸附：化学吸附时不需要施加能量，在位能图中物理吸附
与化学吸附位能线的交点恰好在零能级 （快化学吸附）
0
0
解离吸附：许多分子在催化剂表面上化学吸附时都会产生化学键 的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不能与催化 剂表面吸附中心迚行电子转移或共享。 如：氢与饱和烃在金属上的吸附
吸附位能曲线
C
吸附质分子之位能
物理吸附曲线 P
过渡态
DHH Ea Ed -△Hc -△Hp
最低点: rNi + rNi· vdw + rH + rH· vdw = 0.32nm
0.5
物理吸附热 Qp = -△Hp
0
P 与表面之距离（nm）
化学吸附曲线 C
H
Ni
离解能 DHH = 434 kJ/mol rNi + rH = 0.16 nm 化学吸附热 Qc = -△Hc
p / p0 ：相对压力 p0：吸附温度下吸附质的饱和蒸气压
吸附等温式（方程）；其图形为 吸附等温线
吸附等温线（五种基本类型）
I
类型Ⅰ： 微孔（< 2 nm）材料、物理吸附；化学吸附 类型Ⅱ、Ⅲ： 无孔或大孔（> 50 nm）材料、多分子层物理吸附
吸附的 产物分子
反应物吸附与脱附 B A
C 产物吸附与脱附 D 表面化学反应
产物
催化剂颗粒的内表面
外扩散与外扩散系数 DE 外扩散：反应物分子穿过滞流层的过程
通量 = DE （Ch－Cs） （ Fick定律）
Ch ：均匀气流层中反应物浓度 Cs ：反应物在催化剂颗粒外表面的浓度
外扩散阻力：气固（或液固）边界的滞流层 反应是否受外扩散 影响的判断： 外扩散的消除： 提高流体流速 （湍流）
金属氧化物：
多种吸附态：电中性的氧分子O2和带负电荷的氧离子（O2- ， O- ，O2- ）
CO 的化学吸附态
金属表面：分子态吸附，或解离吸附。其分子吸附态有：
金属氧化物表面：以σ键结合，属于不可逆吸附
烯烃的化学吸附态
预吸附氢过渡金属表面：缔合吸附
Pt（100）面
Ni（111）面
未预吸附氢过渡金属表面：失去部分氢，収生解离吸附
D (m2/s)
10-4
Bulk diffusion
Knudsen diffusion
10-8
10-12
Configurational diffusion
10-16 1000 100 10 1 0.1
Pore diameter (nm)
孔径大小对扩散系数的影响
效率因子（内表面利用率）
η = 观测的反应速度 / 本征反应速率
吸附分子间无相互作用
真实表面模型 —— 真实吸附
原有不均匀表面模型（Surface heterogeneity）
固体原有表面能量分布是不均匀的。气体首先吸附在能量最高 （最活泼）的表面位上，这时形成的吸附键最强，吸附热最大。 后来气体分子只能在能量依次下降的表面位上发生吸附
诱导不均匀表面模型（Induced surface heterogeneity）
不同覆盖度时的吸附位能曲线
积分吸附热
微分吸附热
吸附热 Q , kJ.mol-1
表面能 谱图
（用于 判断表 面能量 分布均 匀与否）
覆盖度
初始吸附热
氢在不同金属膜上吸附热与覆盖度的关系
3、固体吸附剂的表面模型
理想表面模型（Langmuir表面模型）—— 理想吸附
固体表面能量分布均匀
吸附热不随表面覆盖度变化
第二章 吸附作用与多相催化
多相催化的反应过程 吸附作用 固体吸附剂的表面模型
吸附平衡和吸附等温方程
催化剂的表面积和孔结构 吸附和催化反应过程中的溢流现象
1、多相催化的反应过程
多相催化反应步骤
外扩散：反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散 （孔）内扩散：反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散
内扩散的三种类型
体相扩散（Bulk diffusion）
大孔（孔径>100nm）内的扩散； 分子间的碰撞 >> 分子与催化剂孔壁间的碰撞； 扩散阻力主要来自分子间的碰撞
努森扩散（Knudsen diffusion）
孔径很小（1.5-100nm）或气体浓度很低时的扩散； 分子间的碰撞 << 分子与催化剂孔壁间的碰撞； 扩散阻力主要来自分子与孔壁间的碰撞
固体表面的台阶和弯折
4、吸附平衡和吸附等温方程
吸附平衡：吸附速率和脱附速率相等时，吸附剂表面上的气体浓度
不随时间改变的状态
平衡吸附量：
V = f ( T, p, gas, solid ) V = f ( p ) T, gas, solid V = f ( p / p0 ) T, gas, solid
构型扩散（ Configurational diffusion ） 孔径小于1.5nm的微孔中的扩散，为分子筛孔道内的特有扩散； 孔径与分子大小相当（处于同一数量级）； 分子大小的微小变化或其空间构型的改变，都会引起扩散系数 的显著变化； 构型扩散对催化反应速率和选择性影响很大，属于择形催化
CH3OH +
物理吸附和化学吸附
可逆吸附：在吸附温度下，抽真空或吹扫能除去吸附
物种，并且脱附物仍为原物质
不可逆吸附：在吸附温度下，抽真空或吹扫不能除
去吸附物种、或脱附物不再是原物质
序号 1 性能 作用力 物理吸附 范德华力（无电子转移） 化学吸附 化学键力（静电力或共价键力：电子转移或电 子对共享）
r f Cs , Ts
< 1
η 定量表达了催化剂内表面利用程度（率）
r f Co , To
η 趋于1时，内表面利用率高、内扩散可忽略、受 反应动力学控制（改善催化剂组成和微观结构，可以有效提
高催化效率。动力学控制对反应操作条件十分敏感。特别是反应 温度和压力对催化反应的影响比对扩散过程的影响大的多）
选择性 无，只要 p/p0 足够大 （专一性）
6
7 8 9 10
吸附程度
吸附量 吸附速率 吸附温度 鉴别
单层或多层，以分子密集排列形式遮 盖 随温度升高而减少 不需活化，速率快，可能受扩散控制 低温 电子状态变化极微，只能使原有吸收 峰发生某些位移或其强度发生改变
化学吸附是多相催化的必要条件
多相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催 化剂表面上，并且吸附强度要适中 化学吸附能够活化反应物分子，形成表面活性中 间物种。催化活性与催化剂对一种或几种反应物 的化学吸附能力有相关性 而，物理吸附力远远小于化学键合涉及的力，因 此对分子周围力场无显著影响，进而对分子反应 性能无直接贡献 但是，物理吸附可增大催化剂表面反应物分子的 浓度，从而提高反应速度。并且物理吸附的反应 物分子也可以作为补充化学吸附的源泉
一般 Ea << DHH
双原子分子另一种吸附情况：
H2 在 Cu 上的吸附
3
1、物理吸附
位能
2 DHH 1 0 物吸A2 弱化吸2A 强化吸2A 与表面的距离
2、弱化学吸附 3、强化学吸附
物理吸附的A2分子，弱化学吸附A原子，强化学吸附的A原子的位能曲线
化学吸附的类型
活化吸附：化学吸附时需要外加能量加以活化，在位能图中物理
2、吸附作用
几个概念
吸附：气体（或液体）在固体表面上聚集而使得固体表面上气体浓 度（或分压）高于气相中该气体浓度（或分压）的现象 吸附剂：吸附气体的固体 吸附质：被吸附的气体 吸附态：吸附质在吸附剂表面吸附后的状态 吸附位（中心）：吸附剂表面収生吸附作用的局部位置（催化活性 中心） 表面活性中间物种：吸附中心和吸附质分子共同构成的表面吸附络 合物 吸附平衡：吸附速率和脱附速率相等时，吸附剂表面上的气体浓度 不随时间改变的状态
金属氧化物：烯烃作为电子给予体吸附在金属氧化物的金属离
子上，属于缔合吸附
炔烃的化学吸附态
金属表面：比烯烃强
芳烃的化学吸附态
苯在金属表面化学吸附
烷基芳烃在酸性氧化物表面化学 吸附，形成烷基芳烃正碳离子
吸附热
表征吸附强弱的参数 （吸附热越大，吸附越强）
Ed = Ea + Qc
Ea 、 Ed 、 Qc
H
Ed = Ea + Qc
吸附活化能 Ea ，脱附活化能 Ed
Ni
H
H2 在 Ni 上的吸附
H
H H H
H
Ni Ni Ni Ni Ni
H Ni
物理吸附氢分子
过渡态
化学吸附氢原子
过渡态：
两曲线交点为氢分子从物理吸附转变为化学吸附时的过渡状态
物理吸附贡献：
实现化学吸附 无物理吸附：分子需事先解离（离解能DHH） 有物理吸附：可使分子以很低的位能接近固体表面，只需提 供形成过渡态所需的最低能量Ea（吸附活化能）
低能电子衍射（LEED）、 X-射线光电能谱（XPS）、
紫外光电子能谱（UPS）、外观电位能谱（APS）、 场离子収射、质谱闪脱附技术
几种常见物质的吸附态：
H2的化学吸附态
金属表面：
金属氧化物表面：
均裂
异裂
O2的化学吸附态
金属表面：
多种吸附态：若氧分子与一个金属原子的吸附中心収生作用， 则形成O2-阴离子吸附态，属于分子型；若氧分子吸附在两个相 邻的金属原子上，则形成O-阴离子吸附态，属于原子型；若O继续与相邻金属的吸附中心作用，则形成O2-离子
2 3
4 5
吸附热 吸附态
可逆性
4-40 kJ/mol；接近凝聚热；放热 整个分子吸附
可逆吸附
40-200 kJ/mol；接近反应热；放热 常为解离吸附（解离为离子或自由基）
一般不可逆吸附 有，吸附剂与吸附质形成化学键时才发生化学 吸附 单层吸附（小于满满一层），由吸附剂的结构 和吸附质的化学性质决定吸附位 比较复杂，P一定，T升高出现最小、最大值 一般需活化，吸附速率较慢 较高温度，与活化能有关 电子状态变化，可产生新的特征吸收峰
固体表面能量分布起初是均匀的，但是吸附分子之间的相互排 斥作用会诱导固体表面产生不均匀性。表面覆盖度的增大，吸 附分子间的排斥作用加强，从而减弱了吸附键的强度
吸附 热随 覆盖 度的 增加 而下 降
固体表面不均匀
平台
高浓度位错、缺陷 表面的台阶和弯折
大量邻近原子 环绕
台阶 吸 附 原 子 缺 位 弯折 邻近原子更少 固体表面不同位置对气体吸附离解的 能力是不同的： Ni表面台阶处H2的离解不需要活化； 而在平台上则要2-8.4kJ/mol活化能 台阶上原子周围 邻近原子较少
均裂：吸附中间物种为自由基（原子） 异裂：吸附中间物种为离子基（正、负离子）
缔合吸附（非离解吸附）：具有π电子或孤对电子的分子可以不
解离就収生化学吸附 如：乙烯在金属上的吸附，碳原子从sp2变成sp3，产生
两个自由价，与金属表面吸附位相作用
化学吸附态
分子或原子在固体催化剂表面迚行化学吸附时的化学状态、电子 结构及几何构型 化学吸附态及化学吸附物种的确定对多相催化理论研究具有重要 意义 研究方法：红外光谱（IR）、俄歇电子能谱（AES）、 高分辨电子能量损失谱（HREELS）、
η << 1 时，内表面利用率低、内扩散影响显著、 受内扩散控制（催化剂活性无法充分显示出来，既使改变催
化剂的组成和微观结构，也难以改变催化效率。只有改变操作条
件或改善催化剂的颗粒大小和微孔构造，才能提高催化效率）
吸附、表面反应、脱附（化学过程）
吸附不能太弱 也不能太强 反应物化学吸附 生成活性中间物 1 2
吸附：反应物分子在催化剂内表面吸附
表面反应：吸附的反应物分子在催化剂表面上反应 脱附：产物分子自催化剂内表面脱附 （孔）内扩散：产物分子从颗粒内表面向颗粒外表面扩散 外扩散：产物分子从催化剂颗粒外表面向气流中扩散
① 催化剂颗粒
内孔道
②
反应物
③
气 流 层
④
⑤ ⑥ ⑦ 滞流层 孔道中的流动相
吸附的反 应物分子
活性中间物进行化 学反应生成产物
吸附的产物经过 脱附得到产物
催化剂得以复原
3 4
吸附不能太强
反应是通过在表面上吸附态的两种组分A、B相互作用而迚行：
AB A+B+ S-S S-S
产物+ S-S
A-B S-S
反应是通过吸附态的组分A和气相中的组分B相互作用而迚行：
B A A+B+ A
S
B+
S
S
S +产物
内扩散与内扩散系数 DI 内扩散：反应物分子穿过催化剂外表面与内孔间的 浓度梯度，到达催化剂内表面的过程
通量 = DI （Cs－C）
C ： 内孔中某定点的反应物分子浓度
内扩散阻力：催化剂颗粒孔隙内径和长度 反应是否受内扩散影响的判断： 催化剂颗粒减小，催化活性（转化率）是否增加 ？ 内扩散的消除： 在不降低比表面积的基础上，改变催化剂孔结构 减小催化剂颗粒大小
吸附与化学吸附位能线的交点在零能级以上 （慢化学吸附）
非活化吸附：化学吸附时不需要施加能量，在位能图中物理吸附
与化学吸附位能线的交点恰好在零能级 （快化学吸附）
0
0
解离吸附：许多分子在催化剂表面上化学吸附时都会产生化学键 的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不能与催化 剂表面吸附中心迚行电子转移或共享。 如：氢与饱和烃在金属上的吸附
吸附位能曲线
C
吸附质分子之位能
物理吸附曲线 P
过渡态
DHH Ea Ed -△Hc -△Hp
最低点: rNi + rNi· vdw + rH + rH· vdw = 0.32nm
0.5
物理吸附热 Qp = -△Hp
0
P 与表面之距离（nm）
化学吸附曲线 C
H
Ni
离解能 DHH = 434 kJ/mol rNi + rH = 0.16 nm 化学吸附热 Qc = -△Hc
p / p0 ：相对压力 p0：吸附温度下吸附质的饱和蒸气压
吸附等温式（方程）；其图形为 吸附等温线
吸附等温线（五种基本类型）
I
类型Ⅰ： 微孔（< 2 nm）材料、物理吸附；化学吸附 类型Ⅱ、Ⅲ： 无孔或大孔（> 50 nm）材料、多分子层物理吸附
吸附的 产物分子
反应物吸附与脱附 B A
C 产物吸附与脱附 D 表面化学反应
产物
催化剂颗粒的内表面
外扩散与外扩散系数 DE 外扩散：反应物分子穿过滞流层的过程
通量 = DE （Ch－Cs） （ Fick定律）
Ch ：均匀气流层中反应物浓度 Cs ：反应物在催化剂颗粒外表面的浓度
外扩散阻力：气固（或液固）边界的滞流层 反应是否受外扩散 影响的判断： 外扩散的消除： 提高流体流速 （湍流）
金属氧化物：
多种吸附态：电中性的氧分子O2和带负电荷的氧离子（O2- ， O- ，O2- ）
CO 的化学吸附态
金属表面：分子态吸附，或解离吸附。其分子吸附态有：
金属氧化物表面：以σ键结合，属于不可逆吸附
烯烃的化学吸附态
预吸附氢过渡金属表面：缔合吸附
Pt（100）面
Ni（111）面
未预吸附氢过渡金属表面：失去部分氢，収生解离吸附
D (m2/s)
10-4
Bulk diffusion
Knudsen diffusion
10-8
10-12
Configurational diffusion
10-16 1000 100 10 1 0.1
Pore diameter (nm)
孔径大小对扩散系数的影响
效率因子（内表面利用率）
η = 观测的反应速度 / 本征反应速率
吸附分子间无相互作用
真实表面模型 —— 真实吸附
原有不均匀表面模型（Surface heterogeneity）
固体原有表面能量分布是不均匀的。气体首先吸附在能量最高 （最活泼）的表面位上，这时形成的吸附键最强，吸附热最大。 后来气体分子只能在能量依次下降的表面位上发生吸附
诱导不均匀表面模型（Induced surface heterogeneity）
不同覆盖度时的吸附位能曲线
积分吸附热
微分吸附热
吸附热 Q , kJ.mol-1
表面能 谱图
（用于 判断表 面能量 分布均 匀与否）
覆盖度
初始吸附热
氢在不同金属膜上吸附热与覆盖度的关系
3、固体吸附剂的表面模型
理想表面模型（Langmuir表面模型）—— 理想吸附
固体表面能量分布均匀
吸附热不随表面覆盖度变化
第二章 吸附作用与多相催化
多相催化的反应过程 吸附作用 固体吸附剂的表面模型
吸附平衡和吸附等温方程
催化剂的表面积和孔结构 吸附和催化反应过程中的溢流现象
1、多相催化的反应过程
多相催化反应步骤
外扩散：反应物分子从气流中向催化剂颗粒外表面扩散 （孔）内扩散：反应物分子从颗粒外表面向颗粒内表面扩散
内扩散的三种类型
体相扩散（Bulk diffusion）
大孔（孔径>100nm）内的扩散； 分子间的碰撞 >> 分子与催化剂孔壁间的碰撞； 扩散阻力主要来自分子间的碰撞
努森扩散（Knudsen diffusion）
孔径很小（1.5-100nm）或气体浓度很低时的扩散； 分子间的碰撞 << 分子与催化剂孔壁间的碰撞； 扩散阻力主要来自分子与孔壁间的碰撞
固体表面的台阶和弯折
4、吸附平衡和吸附等温方程
吸附平衡：吸附速率和脱附速率相等时，吸附剂表面上的气体浓度
不随时间改变的状态
平衡吸附量：
V = f ( T, p, gas, solid ) V = f ( p ) T, gas, solid V = f ( p / p0 ) T, gas, solid
构型扩散（ Configurational diffusion ） 孔径小于1.5nm的微孔中的扩散，为分子筛孔道内的特有扩散； 孔径与分子大小相当（处于同一数量级）； 分子大小的微小变化或其空间构型的改变，都会引起扩散系数 的显著变化； 构型扩散对催化反应速率和选择性影响很大，属于择形催化
CH3OH +
物理吸附和化学吸附
可逆吸附：在吸附温度下，抽真空或吹扫能除去吸附
物种，并且脱附物仍为原物质
不可逆吸附：在吸附温度下，抽真空或吹扫不能除
去吸附物种、或脱附物不再是原物质
序号 1 性能 作用力 物理吸附 范德华力（无电子转移） 化学吸附 化学键力（静电力或共价键力：电子转移或电 子对共享）
r f Cs , Ts
< 1
η 定量表达了催化剂内表面利用程度（率）
r f Co , To
η 趋于1时，内表面利用率高、内扩散可忽略、受 反应动力学控制（改善催化剂组成和微观结构，可以有效提
高催化效率。动力学控制对反应操作条件十分敏感。特别是反应 温度和压力对催化反应的影响比对扩散过程的影响大的多）
选择性 无，只要 p/p0 足够大 （专一性）
6
7 8 9 10
吸附程度
吸附量 吸附速率 吸附温度 鉴别
单层或多层，以分子密集排列形式遮 盖 随温度升高而减少 不需活化，速率快，可能受扩散控制 低温 电子状态变化极微，只能使原有吸收 峰发生某些位移或其强度发生改变
化学吸附是多相催化的必要条件
多相催化反应中，至少有一种反应物要吸附在催 化剂表面上，并且吸附强度要适中 化学吸附能够活化反应物分子，形成表面活性中 间物种。催化活性与催化剂对一种或几种反应物 的化学吸附能力有相关性 而，物理吸附力远远小于化学键合涉及的力，因 此对分子周围力场无显著影响，进而对分子反应 性能无直接贡献 但是，物理吸附可增大催化剂表面反应物分子的 浓度，从而提高反应速度。并且物理吸附的反应 物分子也可以作为补充化学吸附的源泉
一般 Ea << DHH
双原子分子另一种吸附情况：
H2 在 Cu 上的吸附
3
1、物理吸附
位能
2 DHH 1 0 物吸A2 弱化吸2A 强化吸2A 与表面的距离
2、弱化学吸附 3、强化学吸附
物理吸附的A2分子，弱化学吸附A原子，强化学吸附的A原子的位能曲线
化学吸附的类型
活化吸附：化学吸附时需要外加能量加以活化，在位能图中物理
2、吸附作用
几个概念
吸附：气体（或液体）在固体表面上聚集而使得固体表面上气体浓 度（或分压）高于气相中该气体浓度（或分压）的现象 吸附剂：吸附气体的固体 吸附质：被吸附的气体 吸附态：吸附质在吸附剂表面吸附后的状态 吸附位（中心）：吸附剂表面収生吸附作用的局部位置（催化活性 中心） 表面活性中间物种：吸附中心和吸附质分子共同构成的表面吸附络 合物 吸附平衡：吸附速率和脱附速率相等时，吸附剂表面上的气体浓度 不随时间改变的状态
金属氧化物：烯烃作为电子给予体吸附在金属氧化物的金属离
子上，属于缔合吸附
炔烃的化学吸附态
金属表面：比烯烃强
芳烃的化学吸附态
苯在金属表面化学吸附
烷基芳烃在酸性氧化物表面化学 吸附，形成烷基芳烃正碳离子
吸附热
表征吸附强弱的参数 （吸附热越大，吸附越强）
Ed = Ea + Qc
Ea 、 Ed 、 Qc
H
Ed = Ea + Qc
吸附活化能 Ea ，脱附活化能 Ed
Ni
H
H2 在 Ni 上的吸附
H
H H H
H
Ni Ni Ni Ni Ni
H Ni
物理吸附氢分子
过渡态
化学吸附氢原子
过渡态：
两曲线交点为氢分子从物理吸附转变为化学吸附时的过渡状态
物理吸附贡献：
实现化学吸附 无物理吸附：分子需事先解离（离解能DHH） 有物理吸附：可使分子以很低的位能接近固体表面，只需提 供形成过渡态所需的最低能量Ea（吸附活化能）
低能电子衍射（LEED）、 X-射线光电能谱（XPS）、
紫外光电子能谱（UPS）、外观电位能谱（APS）、 场离子収射、质谱闪脱附技术
几种常见物质的吸附态：
H2的化学吸附态
金属表面：
金属氧化物表面：
均裂
异裂
O2的化学吸附态
金属表面：
多种吸附态：若氧分子与一个金属原子的吸附中心収生作用， 则形成O2-阴离子吸附态，属于分子型；若氧分子吸附在两个相 邻的金属原子上，则形成O-阴离子吸附态，属于原子型；若O继续与相邻金属的吸附中心作用，则形成O2-离子
2 3
4 5
吸附热 吸附态
可逆性
4-40 kJ/mol；接近凝聚热；放热 整个分子吸附
可逆吸附
40-200 kJ/mol；接近反应热；放热 常为解离吸附（解离为离子或自由基）
一般不可逆吸附 有，吸附剂与吸附质形成化学键时才发生化学 吸附 单层吸附（小于满满一层），由吸附剂的结构 和吸附质的化学性质决定吸附位 比较复杂，P一定，T升高出现最小、最大值 一般需活化，吸附速率较慢 较高温度，与活化能有关 电子状态变化，可产生新的特征吸收峰
固体表面能量分布起初是均匀的，但是吸附分子之间的相互排 斥作用会诱导固体表面产生不均匀性。表面覆盖度的增大，吸 附分子间的排斥作用加强，从而减弱了吸附键的强度
吸附 热随 覆盖 度的 增加 而下 降
固体表面不均匀
平台
高浓度位错、缺陷 表面的台阶和弯折
大量邻近原子 环绕
台阶 吸 附 原 子 缺 位 弯折 邻近原子更少 固体表面不同位置对气体吸附离解的 能力是不同的： Ni表面台阶处H2的离解不需要活化； 而在平台上则要2-8.4kJ/mol活化能 台阶上原子周围 邻近原子较少