表面化合物

    表面化合物 : 反应物 在固体催化剂表面上发生化学吸附,生成表 面化合物,并且通过表面化合物进行反应。使 用各种近代物理实验手段,可以对表面化合 物进行微观的研究。例如红外光谱、LEED、 ESCA、AES、UPS、EELS、FEM、FIM等。 表面化合物与反应物已不是同一物质。人们 已经知道在金属或金属氧化物上发现的表面 化合物在结构上极类似于表面金属原子或晶 格离子与反应分子发生化学反应所生成的金 属络合物。下面介绍几种典型物质在催化剂 表面上形成的表面化合物的状态。
(1) 氢的吸附 在固体表面上的H₂吸 附有两种情况,一种是在金属上发生氧化加 成而生成M—H,这是一种非解离吸附,另一 种是在ZnO、Cr₂O₃、Co₃O₄等金属氧化物上 进行的H^-与H⁺的解离吸附而生成M—H 键和O—H键。这两种吸附态的氢化物 M—H都是加氢反应的催化活性物种。
(2) 醇及有机酸的吸附与分解反应 甲 醇在ZnO表面上生成甲氧基与OH而被吸 附,如下式所式:

若把反应温度升高到200℃,它就脱氢 分解,转化为甲酸离子。甲酸的分解反应同 样地经由甲酸与ZnO表面的反应生成甲酸 盐中间体,再进行脱氢分解。
(3)CO的吸附 CO在金属上吸附时生 成类似于金属羰基络合物的表面化合物。
(4) 烯烃的吸附 金属催化剂吸附烯烃 的状态随反应温度而变化,如在较低的温度 下,乙烯在Pt等过渡金属表面上有非解离π- 配位吸附。温度稍高时,随同乙烯双键的开 裂,氧化加成到金属表面的邻接原子上生成 σ-配位表面化合物。
(5)氧的吸附 除Pt、Pd、Ag等贵金属 外,几乎所有的金属都与O₂强烈反应,除表 面层外,甚至也能在近表面层形成多层的氧 化物。在高温氧化反应中,事实上是作为金 属氧化物来发生催化反应的。