甲酸和乙酸在二氧化锆表面化学吸附的光电子能谱研究

利用Ｘ射线光电子能谱（ＸＰＳ）和紫外光电子能谱（ＵＰＳ）等表面分析方法，表征了甲酸和乙酸在ＺｒＯ２表面 的反应和吸附态。室温下，甲酸在ＺｒＯ２表面以ＨＣＯＯ－（ａ）的形态被吸附，部分ＨＣＯＯ－（ａ）进一步分解产生Ｏ~(２－)（ａ）， ＨＣＯ（ａ）和ＣＨ_ｘ（ａ），加热有利于表面甲酸根的分解。乙酸在ＺｒＯ２表面的反应与甲酸相似。甲酸和乙酸在ＺｒＯ２表面 的吸附实质就是表面酸碱中和反应。     

CO_2在Ag－Ba－Ca－K／α－Al_2O_3上的吸附及其在乙烯环氧化反应

应用ＦＴＩＲ和脉冲反应技术研究了ＣＯ_２和Ｏ_２在Ａｇ－Ｂａ－Ｃａ－Ｋ／α－Ａｌ２Ｏ３上的吸附及ＣＯ２对Ｃ２Ｈ４环氧化、完全氧化及环氧乙烷（ＥＯ）深度氧化反应的影响．研究结果表明，ＣＯ２和表面吸附氧在负载银催化剂表面存在竞争吸附，ＣＯ２对表面吸附氧有置换作用，该作用降低了银催化剂表面吸附氧的浓度，并且所形成的碳酸根物种改善了乙烯环氧化反应活住氧种的表面分布，对Ｃ_２Ｈ_４的环氧化反应有一定的抑制作用，但是对Ｃ２Ｈ４和ＥＯ的深度氧化反应的抑制作用更强，使得乙烯环氧化反应的选择性得到改善．     

在NiSO4表面上激光促进CO＋H2合成乙烯反应机理

利用红外光谱、程序升温脱附、程序升温表面反应和激光表面反应技术研究了固体ＮｉＳＯ_４表面上ＣＯ、Ｈ_２和Ｃ_２Ｈ_４的化学吸附性能及激光促进ＣＯ加氢合成乙烯的反应机理。实验结果表明：在硫酸镍固体表面上卧式吸附于Ｓ－Ｏ－Ｎｉ键Ｓ位和Ｎｉ位的ＣＯ是激光合成乙烯的有效吸附态；解离吸附于硫氧双键氧位上的Ｈ参与ＣＯ加氢反应；激光选择激发表面Ｓ－Ｏ键，通过能量传递和驰豫使卧式吸附态Ｃ＝Ｏ键活化并与吸附态Ｈ反应生成ＣＨ_２物种和Ｈ_２Ｏ，继而邻近的ＣＨ_２结合形成产物Ｃ_２Ｈ_４。     

CH3OH,C2H4在有序和缺陷Nb2O5表面的吸附

为了解氧化铌的表面化学，发展了不同种金属单晶底物定向生长氧化物薄膜技术以克服电子能谱研究氧化铌表面的实验困难．在超高真空系统中用ＨＲＥＥＬＳ，ＵＰＳ研究了ＣＨ３ＯＨ和Ｃ２Ｈ４在氧化铌模型表面的吸附．结果表明，ＣＨ３ＯＨ和Ｃ２Ｈ４在有序表面和缺陷表面的吸附行为表现出很大的不同，氧空穴对吸附有重要影响．     

金属─助剂相互作用对SiO_2载铑催化剂化学吸附的影响Ⅰ．Rh_2－V／SiO_2催化剂

本文用化学吸附、原位ＩＲ、和ＸＰＳ考察了钒助剂对Ｒｈ２／ＳｉＯ２催化剂的Ｈ２和ＣＯ化学吸附的影响．结果表明，１）ＣＯ吸附在ＲｈＩ、ＲｈⅡ和ＲｈⅢ中心上分别产生孪生、线式和桥式ＣＯ表面吸附物种．２）Ｈ２主要解离吸附在ＲｈⅡ和ＲｈⅢ中心上，但ＣＯ能优先吸附；ＲｈＩ中心对Ｈ２的化学吸附能力弱，但Ｈ２和ＣＯ能共吸附在ＲｈＩ中心上形成表面羰基氢化物．３）Ｒｈ２－Ｖ／ＳｉＯ２催化剂在５７３Ｋ还原后，铑与钒助剂的强相互作用主要发生在ＲｈⅡ和ＲｈⅢ与钒助剂之间，Ｈ２吸附比ＣＯ吸附受到更强烈的抑制．用覆盖模型可以较好地解释钒助剂对Ｒｈ２／ＳｉＯ２催化剂的Ｈ２和ＣＯ化学吸附的影响．     

微量吸附量热技术研究Pd-Cu/SiO2的表面吸附

应用微量吸附量热技术研究了室温Ｈ２,ＣＯ,Ｏ２和Ｃ２Ｈ４在ｍ（Ｐｄ）／ｍ（ＳｉＯ２）＝２％,ｍ（Ｐｄ,Ｃｕ）／ｍ（ＳｉＯ２）「ｎ（Ｐｄ）／ｎ（Ｃｕ）＝１／１」＝２％,ｍ（Ｐｄ,Ｃｕ）／ｍ（ＳｉＯ２）「ｎ（Ｐｄ）／ｎ（Ｃｕ＝１／４」＝２％和ｍ（Ｃｕ）／ｍ（ＳｉＯ２）＝８％催化剂表面的吸附性能,并考察了Ｏ２对Ｃ２Ｈ４吸附性能的影响,结果表明,Ｐｄ－Ｃｕ／ＳｉＯ２具有与Ｐｄ／ＳｉＯ２数量相近的表面Ｐｄ原子,加入Ｃｕ可使Ｐｄ对Ｈ２和ＣＯ的强吸附位数目相对减少,弱吸附位数目相对增加Ｐｄ增加了Ｈ２在Ｃｕ／ＳｉＯ２催化剂表面的吸附量,加速了Ｏ２在Ｃｕ表面的吸附速率,Ｐｄ原子和Ｃｕ原子在Ｐｄ－Ｃｕ／ＳｉＯ２混合均匀且分散良好,乙烯在Ｐｄ／ＳｉＯ２表面吸附有乙川,ｄｉ－σ和π吸附态。Ｃｕ的加入可抑制乙类在Ｐｄ表面吸附氧发生氧化反     

甲烷在MnO_2／SiO_2催化剂表面吸附的原位FT－IR研究

本文使用付立叶变换红外研究了甲烷在ＭｎＯ_２／ＳｉＯ_２催化剂表面的吸附，催化剂经高温（７７３Ｋ）抽空处理后，冷却至１７３Ｋ，进２４６６Ｐａ甲烷，在３００８，２９０４和１３０４ｃｍ￣（－１）处观察到三个红外吸收峰．其中２９０４ｃｍ￣（－１）的吸收峰归属为Ｃ－Ｈ键的对称伸缩振动，这一红外吸收峰的出现说明了甲烷分子的Ｔｄ点群发生畸变，对称性降低。因为红外惰性的２９１７ｃｍ￣（－１）红外峰显示出红外活性并位移至２９０４ｃｍ￣（－１）甲烷吸附于ＭｎＯ_２／ＳｉＯ_２表面后，由表面羟基产生的红外峰从３７００ｃｍ￣（－１）位移至３６７５ｃｍ￣（－１）．共吸附的ＣＯ影响甲烷的吸附，说明ＣＨ_４与催化剂表面阳离子的作用较弱。甲烷在ＭｎＯ_２／ＳｉＯ_２催化剂表面的吸附可能是通过甲烷的氢原子与表面羟基的氧和表面配位不饱和的氧离子间的氢键作用而形成的．     

甲烷氧化偶联La－Me－O（Me＝Mg，Ca，Sr，Ba）系催化剂表面氧种的研究

利用ＣＯ_２－ＴＰＤ法考察了Ｌａ－Ｍｅ－Ｏ（Ｍｅ＝Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）系催化剂的表面碱性，并用Ｏ_２－ＴＰＤ、ＣＨ_４－ＴＰＤ法对该体系的表面活性氧种进行了表征，并与催化性能相关联。结果表明，Ｌａ－Ｂａ－Ｏ催化剂由于表面强碱性中心数目多，产生活性氧种的数目也多，有利于甲烷的活化，因而具有最高的甲烷转化率和Ｃ_２烃选择性。脉冲反应表明，在无气相氧存在下，表面晶格氧参与了氧化偶联，而且是选择氧化的活性氧种。     

CO2在Ag—Ba—Ca—K／α—Al2O3上的吸附及其在乙烯环氧化反应中的抑制作用

应用ＦＴＩＲ和脉冲反应技术研究了ＣＯ２和Ｏ２在Ａｇ－Ｂａ－Ｃａ－Ｋ／α－Ａｌ２Ｏ３上的吸附及ＣＯ２对Ｃ２Ｈ４环氧化，完全氧化及环氧乙烷（ＥＯ）深度氧化反应的影响。研究结果表明，ＣＯ２和表面吸附氧在负载银催化剂表面存在竞争吸附，ＣＯ２对表面吸附氧有置换作用，该作用降低了银催化剂表面吸附氧的浓度，并且所形成的碳酸根物种改善了乙烯环氧化反应活性氧种的表面分布，对Ｃ２Ｈ４的环氧化反应有一定的抑制作用，但是     

甲醇在清洁和氧预吸咐Pd（100）面上的吸咐与分解

用高分辨电子能量损失谱（ＨＲＥＥＬＳ），热脱咐谱（ＴＤＳ）在１４０Ｋ—７００Ｋ温度范围内研究了清洁和氧改性Ｐｄ（１００）面上ＣＨ_３ＯＨ的吸咐与分解机理。ＨＲＥＥＬＳ结果表明：在１４０Ｋ吸咐甲醇能形成分子吸咐层；当加热甲醇分子层时，甲醇在１８５Ｋ先分解为ＣＨ_３Ｏ_（ａｄ）和Ｈ_（ａｄ），在２００Ｋ以上温度ＣＨ_３Ｏ_（ａｄ）逐步分解为ＣＯ_（ａｄ）和Ｈ_（ａｄ）；预吸咐氧后表面有甲酸物种生成。ＴＤＳ研究表明；除有少量甲醇在１８５Ｋ脱咐外，甲醇分解的主要脱咐产物为Ｈ_２（３２０Ｋ）和ＣＯ（４４０Ｋ）；次要脱附产物为甲烷（２００Ｋ—２１０Ｋ）。综合ＨＲＥＥＬＳ和ＴＤＳ研究指出，在清洁表面甲醇主要通过Ｏ—Ｈ键断裂，经甲氧基中间物种分解为ＣＯ和Ｈ_２，还有部分甲醇通过Ｃ—Ｏ键断裂分解为甲烷，预吸附氧后甲醇的分解除了存在以上两种方式外，氧的存在一方面能够转移ＣＨ_３Ｏ_（ａｄ）中的氢原子在表面形成一定量的甲酸中间物种，另一方面能够稍许提高少量ＣＨ_３Ｏ_（ａｄ）的热稳定性。     

一氧化碳在Ru/Al2O3上吸附态的相互转化和稳定性的研究

本文利用差分红外光谱方法研究了不同预处理条件下,CO在4% Ru/Al₂O₃上的吸附,以及H₂和CO在Ru/Al₂O₃上的共吸附。对CO在Ru上吸附态的红外光谱进行了归属,认为2070cm^-1-2060cm^-1的中频谱带是孪生CO吸附态的对称伸缩振动和线式CO吸附态的伸缩振动相叠合的谱带。讨论了表面碳(C_S)、表面氧(O_S)、表面氢(H_S)对CO吸附态的影响,认为CO在Ru上发生岐化反应形成的表面碳可使Ru=CO键加强,共吸附H₂可使Ru-CO键削弱。表面氧促使形成缺电子的中心,在此中心上生成CO孪生吸附态。CO的孪生吸附是活化吸附过程。     

Adsorption and co-adsorption of ethylene and carbon monoxide on silica-supported monodisperse Pt nanoparticles: volumetric adsorption and infrared spectroscopy studies

The adsorption of carbon monoxide and ethylene, and their sequential adsorption, was studied over a series of Pt/SBA-15 catalysts with monodisperse particle sizes ranging from 1.7 to 7.1 nm by diffuse-reflectance infrared spectroscopy and chemisorption. Gas adsorption was dependent on the Pt particle size, temperature, and sequence of gas exposure. Adsorption of CO at room temperature on Pt/SBA-15 gives rise to a spectroscopic feature assigned to the C-O stretch: nu(CO) = 2075 cm-1 (1.9 nm); 2079 cm-1 (2.9 nm); 2082 cm-1 (3.6 nm); and 2090 cm-1 (7.1 nm). The intensity of the signal decreased in a sigmoidal fashion with increasing temperature, thereby providing semiquantitative surface coverage information. Adsorption of ethylene on Pt/SBA-15 gave rise to spectroscopic features at approximately 1340, approximately 1420, and approximately 1500 cm-1 assigned to ethylidyne, di-sigma-bonded ethylene, and pi-bonded ethylene, respectively. The ratio of these surface species is highly dependent on the Pt particle size. At room temperature, Pt particles stabilize ethylidyne as well as di-sigma- and pi-bonded ethylene; however, ethylidyne predominated on the surfaces of larger particles. Ethylidyne was the only identifiable species at 403 K, with its formation being more facile on larger particles. Co-adsorption experiments reveal that the composition of the surface layer is dependent on the order of exposure to gases. Exposure of a C2H4-covered Pt surface to CO resulted in an approximately 50% decrease in chemisorbed CO compared to a fresh Pt surface. The nu(CO) appeared at 2050 cm-1 on Pt/SBA-15 pretreated with C2H4 at room temperature. The di-sigma-bonded and pi-bonded species are the most susceptible to displacement from the surface by CO. The formation of ethylidyne appeared to be less sensitive to the presence of adsorbed carbon monoxide, especially on larger particles. Upon exposure of C2H4 to a CO-covered Pt surface, little irreversible uptake occurred due to nearly 100% site blocking. These results demonstrate that carbon monoxide competes directly with ethylene for surface sites, which will have direct implications on the poisoning of the heterogeneously catalyzed conversion of hydrocarbons.     

镍基催化剂上CO和H2O的吸附与反应的红外光谱研究

本文运用红外光谱研究了CO和H_2O在Ni基催化剂上的吸附和反应规律。证实了H_2O在催化剂上是解离吸附, 以OH的形式吸附在催化剂上, 在OH之间可能有氢键形成。CO有两种吸附态: 线式和桥式。预吸附H_2O使CO线式吸附态几乎消失, 桥式吸附峰红移了约30 cm~(-1)。在不同温度时, 对比了CO或表面碳与H_2O的反应, 发现表面碳更容易同水反应生成甲烷。     

First principles study of CO oxidation on TiO2(110): the role of surface oxygen vacancies

The reactivities of the stoichiometric and partially reduced rutile TiO2(110) surfaces towards oxygen adsorption and carbon monoxide oxidation have been studied by means of periodic density functional theory calculations within the Car-Parrinello approach. O2 adsorption as well as CO oxidation are found to take place only in the presence of surface oxygen vacancies (partially reduced surface). The oxidation of CO by molecularly adsorbed O2 at the O-vacancy site is found to have an activation energy of about 0.4 eV. When the adsorbed O2 is dissociated, the resulting adatoms can oxidize incoming gas-phase CO molecules with no barrier. In all studied cases, once CO is oxidized to form CO2, the resulting surface is defect-free and no catalytic cycle can be established.     

CO氢化催化剂表面活性位的动态法研究

用程序升温表面反应(TPSR)和程序升温还原(TPR)以及过渡应答(TR)等动态手段研究Ni/Al_2O_3催化剂表面上CO氢化反应的活性位状况。结果表明, 催化剂表面存在两种类型的活性位。其中A位来自表面上的聚晶体Ni, B位来自Ni与载体Al_2O_3强相互作用形成的Ni-Al化合物。实验结果还表明, CO在两个活性位都有吸附, 但在有H_2参与的条件下, 会影响二个活性位上的CO吸附量。     

O2和CO在Ni(111)表面的吸附活化

采用高分辨电子能量损失谱(HREELS)、俄歇电子能谱(AES)和低能电子衍射(LEED)研究镍单晶表面氧物种及CO与O₂的共吸附。实验结果表明,Ni(111)表面氧化后存在两种氧物种,位于54 meV能量损失峰的表面化学吸附氧物种和位于69 meV能量损失峰的表面氧化镍。首先,随着暴露氧量的增加,表面化学吸附氧物种的能量损失峰蓝移至58 meV;其次,通过真空退火及与CO相互作用考察,发现表面化学吸附氧物种较不稳定。在室温条件下,表面预吸附形成的表面化学吸附氧物种与CO共吸附,导致端位吸附CO增多,表明氧优先吸附在穴位上,随着CO暴露量的增加化学吸附氧物种与CO反应脱去;而表面氧化镍需在较高温度和较高CO分压下才能被CO还原。预吸附CO可被氧逐渐移去。     

In-Situ FT-IR Investigation of Partial Oxidation of Methane to Syngas over Rh/SiO_2 Catalyst

Partial oxidation of methane to syngas(POM)over Rh/SiO_2 catalyst was investigated using in-situ FT-IR.When methane interacted with 1.0wt%Rh/SiO_2 catalyst,it was dissociated to adsorbed hydrogen and CH_x species.The adsorbed hydrogen atoms were transferred to SiO_2 surface by"spill-over"and reacted with lattice oxygen to form surface -OH species. POM mechanism was investigated over Rh/SiO_2 catalyst using in-situ FT-IR.It was found that CO_2 was formed before CO could be detected when CH_4 and O_2 were introduced over the preoxidized Rh/SiO_2 catalyst,whereas CO was detected before CO_2 was formed over the prereduced Rh/SiO_2 catalyst.     

V2O5/ACF催化剂低温下选择性催化还原NO的机理

将V2O5担载在活性炭纤维(ACF)上制得V2O5/ACF催化剂,并采用暂态响应实验和NH3吸附氧化实验等考察了影响V2O5/ACF催化剂上选择性催化还原(SCR)反应的关键因素.结果表明,NH3在催化剂表面的吸附是必要的,而且该吸附是一个快速过程;气相O2的存在有利于形成催化剂中所需的活性氧化态物种.NH3吸附.脱附与原位质谱相结合的实验表明,V2O5/ACF催化剂具有吸附NH3和将NH3氧化为N2H2的能力,N2H2为NH3氧化的一种中间体.     

Coupling of carbon monoxide molecules over oxygen-defected UO2(111) single crystal and thin film surfaces

While coupling reactions of carbon-containing compounds are numerous in organometallic chemistry, they are very rare on well-defined solid surfaces. In this work we show that the reductive coupling of two molecules of carbon monoxide to C2 compounds (acetylene and ethylene) could be achieved on oxygen-defected UO2(111) single crystal and thin film surfaces. This result allows in situ electron spectroscopic investigation of a typical organometallic reaction such as carbon coupling and extends it to heterogeneous catalysis and solids. By using high-resolution photoelectron spectroscopy (HRXPS) it was possible to track the changes in surface states of the U and O atoms as well as identify the intermediate of the reaction. Upon CO adsorption U cations in low oxidation states are oxidized to U4+ ions; this was accompanied by an increase of the O-to-U surface ratios. The HRXPS C 1s lines show the presence of adsorbed species assigned to diolate species (-OCH=CHO-) that are most likely the reaction intermediate in the coupling of two CO molecules to acetylene and ethylene.     

阶跃过渡应答技术研究Mo-V/Al_2O_3催化剂上乙烷氧化脱氢制乙烯反应的暂态动力学 Ⅰ.C_2H_6,O_2,C_2H_4和CO_2在催化剂上的吸附行为

用阶跃过渡应答技术研究了乙烷氧化脱氢反应的反应物C_2H_6,O_2,产物C_2H_4和主要副产物CO_2在MoO_3-V_2O_5/Al_2O_3催化剂上的吸附行为。结果表明:C_2H_6和C_2H_4在该催化剂上不吸附;氧为慢吸附、不可逆吸附;CO_2为可逆吸附,吸附量较小。并发现在无氧的条件下,乙烷能与催化剂表面上的晶格氧反应生成乙烯。这些结果对乙烷氧化脱氢反应机理的探讨有重要意义。