表面非均一性

    表面非均一性 : 对于无载体的金属催化剂,从结晶学概念的 意义上讲,它们的表面不是一个平面,而是 不均匀的。实际表面会存在平台(terraces)、 台阶(steps)、扭折(kinkes)以及各种缺陷 (defects)。例如一个原子可以离开它在平面 上所在的部位而产生一个自吸附原子和一个 表面空穴。这些金属表面的不均匀状态称为 表面非均一性。这种情况如下图所示。
这些部位上的原子,处于不同程度的配 位不饱和状态,具有很强的电子亲合力。在 切断键能比较高的H—H、C—H和C—C键 方面起非常重要的作用。具有台阶和扭折的 单晶表面,有着特殊的吸附性能和催化活性。例如H₂-D₂交换反应,台阶上部位对H—H 键断裂的活性比平台上部位的活性高七倍。 环已烷氢解为正己烷的反应速度在台阶表面 拐角处的铂原子比在平台上配位数较大的铂 原子上要高一个数量级。

图 晶体表面上的平台、台阶、棱、扭折、缺陷和吸附原子

固体表面的原子比体相中原子的相邻原 子数目少,配位数低,因而倾向于与其他分 子相结合以恢复其正常的配位状态。处在缺 陷晶体表面各种位置上的原子各有不同的配 位数,因而形成有各种催化活性的部位,这 属于晶体固有的表面非均一性。
晶体表面上一个活性部位吸附了反应分 子后,会对相邻部位的吸附性能产生影响,这 种表面不均匀性属于吸附引起的表面非均 一性。