В последнее время для получения прямой информации о природе взаимодействия и состоянии адсорбированных молекул,
адсорбционных и хемосорбционных комплексов, о строении поверхности широко применяются спектральные методы исследования. Среди них наибольшее признание и распространение получила инфракрасная спектроскопия благодаря высокой чувствительности при структурном анализе и универсальности при исследовании самых разнообразных систем.
Предлагаемая вниманию читателя книга — первая монография, посвященная проблеме применения инфракрасной спектроскопии для исследования процессов на поверхности. По существу ото введение в спектроскопию поверхностных явлений, содержащее обширный материал, который характеризует возможности метода ИК-спектроскопии при решении разнообразных задач в области адсорбции, хемосорбции, катализа, химии поверхности полупроводников, флотации, полимеров и т. д.
Монография рассчитана на специалистов—химиков и физиков, интересующихся применением спектроскопии для решения конкретных задач. Основным главам предпослано краткое введение, поясняющее природу инфракрасных спектров и делающее материал доступным широкому кругу читателей.
Значительное внимание в монографии уделено возможностям и ограничениям метода ИК-спектроскопии при исследовании адсорбционных систем, выбору наиболее рациональной методики исследования и возможным теоретическим трактовкам результатов. Подробно рассмотрены методики подготовки образцов, получения спектров и измерения интенсивностей. Следует подчеркнуть, что эта сторона монографии особенно важна для начинающих исследователей, поскольку правильный выбор и разработка методики в значительной степени определяют возможности и успех исследования процессов на поверхности. Из новых методических разработок, не отраженных в книге достаточно полно, следует отметить находящие сейчас все большее применение методы исследования с использованием диффузного отражения, нарушенного внутреннего отражения и получения спектров адсорбированных и хемосорбированных молекул при высоких температурах.
Большая часть представленного в книге материала посвящена
исследованию каталитических систем, а среди них — процессам адсорбции и хемосорбции на пленках и нанесенных металлах. Автор уделяет большое внимание установлению типа и изучению свойств центров хемосорбции поверхности катализаторов и роли поверхностных соединении, в том числе иона карбония, в каталитических реакциях. Следует, однако, согласиться с мнением автора, который считает, что обнаруживаемые центры хемосорбции в большинстве своем не являются центрами катализа и перед экспериментаторами стоит трудная задача обнаружения промежуточных продуктов каталитической реакции в условиях самой реакции, т. е. в условиях больших давлений реагирующих веществ и высоких температур. Приведенные в книге данные, касающиеся исследования адсорбции и хемосорбции на поверхностях окислов, не являются исчерпывающими, что в значительной степени обусловлено быстрым развитием работ в этой области за последние годы. В книге недостаточно четко и полно отражены исследования поверхностных реакций и адсорбции молекул на чистых кремнеземах, не содержащих примесей окисей алюминия или бора.
Это замечание относится также и к представленному в книге материалу по цеолитам. Исследование цеолитов методом ИК-спек-троскопии началось фактически только в последние 3—4 года. Вследствие этого глава 14, написанная проф. А. В. Киселевым и мной по просьбе автора книги, отражает только начальный этап исследований в этой области. В самые последние годы спектральным методом получены не вошедшие в книгу интересные результаты по исследованию природы центров адсорбции катионирован-ных и декатионированных цеолитов. Подробное изложение этих я близких вопросов читатель найдет в выходящей в издательстве «Наука» книге А. В. Киселева и В. И. Лыгина «Инфракрасная и ультрафиолетовая спектроскопия химии поверхности и адсорбции кремнеземами и цеолитами».
Следует отметить в заключение, что книга Л. Литтла практически полностью охватывает всю имевшуюся до 1904 г. литературу по применению инфракрасной спектроскопии в адсорбции, разбросанную по многим журналам физического и химического профиля, и в этом отношении представляет хорошее справочное пособие. При выходе русского издания В. И. Лыгиным дана дополнительная литература, включающая источники по 1967 г.
Несомненно, что в связи со все большим проникновением метода ИК-спектроскопии в разделы науки, связанные с процессами на поверхности, книга Л. Литтла будет весьма полезна широкому кругу специалистов в нашей стране.
В. Лыгин
ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРА
Данная монография представляет собой обзор применений инфракрасной спектроскопии к изучению поверхностей, строения адсорбционных комплексов и природы взаимодействия между поверхностью и адсорбированным веществом. Для многих систем метод инфракрасной спектроскопии позволяет получить уникальную информацию о строении поверхности и может характеризовать центры адсорбции и природу процесса взаимодействия.
Начало применению инфракрасной спектроскопии к исследованиям процессов на поверхности было положено А. Н. Терепи-ным и его сотрудниками в Ленинграде (1940 г.). Работы были посвящены главным образом изучению механизма взаимодействия между адсорбированными молекулами и гидроксилышми группами, существующими на поверхности всех окислов.
В период с 1955 по 1958 г. метод был значительно развит Эйшенсом и Плискином и их сотрудниками, которые применили его для изучения молекул, адсорбированных на поверхности металлов. После этого метод был распространен работниками ряда исследовательских и промышленных лабораторий на очень многие адсорбционные системы.
Монография предназначена для читателей, интересующихся применением инфракрасной спектроскопии при решении проблем, связанных с поверхностными явлениями. Используемая в исследованиях экспериментальная техника обсуждалась с учетом дальнейшего развития работ в этой области. Отмечены также экспериментальные ограничения метода.
Идентификацию поверхностных соединений производили путем сопоставления их полос поглощения со спектром идентифицированных соединений. В связи с этим в книге приведены репродукции оригинальных инфракрасных спектров, взятых как из опубликованных, так и неопубликованных работ.
Проф. А. В. Киселев и д-р В. И. Лыгин (Московский государственный университет) любезно согласились сделать обзор ранних публикаций советских ученых, поскольку многие из этих работ, не были известны за рубежом. Они также согласились обсудить Другие аспекты применения инфракрасной спектроскопии к адсорбционным системам. Хотя часть этих обсуждений в некоторой степени дублировала текст, представленный мною, дополнительный материал без изменений был помещен в виде дополнений к соответствующим главам и обсужден затем в заключительных главах. Мы преследовали цель полнее отразить работы советских ученых, многие из которых основываются на последних исследованиях, проводимых в лаборатории проф. А. В. Киселева.
Л. Литтл
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие........../................ 5
Предисловие автора....................... 7
Гл. 1, Введение в инфракрасные спектры адсорбированных молекул 9 Гл. 2. Экспериментальные методы, используемые в изучении инфракрасных спектров адсорбированных молекул........ 35
Гл. 3. Адсорбция окиси углерода, двуокиси углерода и окиси азота
на металлах и окислах металлов............. 64
Гл. 4. Хемосорбция водорода и азота............. 119
Гл. Г>. Адсорбция углеводородов па металлах и;! газовой фазы . . . 132 Гл. 6. Хемосорбция углеводородов па окислах из газовой фазы 177 Гл. 7. Лъюпсовские и бренстедовские кислотные центры па поверхности окисных катализаторов.....'.......... 231
Гл. 8. Инфракрасная спектроскопия как метод исследования структуры и свойств поверхности катализатора........ 256
Гл. 9. Работы советских ученых по применению инфракрасной спектроскопии для исследования адсорбции {до 1956). А. В. Киселев,
В. И. Лыгин ....................... 272
Гл. 10. Поверхностные гидроксилыше группы и возмущение их адсорбированными молекулами................. 285
Дополнение к гл. 10. Поверхностные гпдроксильныс группы и возмущение их адсорбированными молекулами. А, В. Киселев,
В. 0. Лыгин...................... 341
Гл. 11. Возмущение физически адсорбированных молекул..... 362.
Дополнение к гл. 11. Возмущение физически адсорбированных молекул. А. В. Киселев, В. И. Лыгин............. 377
Гл. 12. Адсорбция на границе раздела жидкость — твердое тело 386-
Гл. 13. Адсорбция глинистыми минералами............ 407
Гл. 14. Адсорбция цеолитами. А. В. Киселев, 'В. И. Лыгин .... 427' Гл. 15. Интенсивности полос поглощения в инфракрасном спектре
поверхностных соединений................ 465,
Гл. 16. Перспективы исследований адсорбционных систем методом
инфракрасной спектроскопии............... 491
Авторский указатель........................ 494
Предметный указатель....................... 500 >
Цена: 150руб.
