Обзор представляет собой систематическое изложение теоретических основ и экспериментальных результатов по механизму взаимодействия различных органических и неорганических веществ с поверхностью твердых тел методом термодесорбции — новым физико-химическим методом исследования. Подробно рассмотрены основные кинетические уравнения термодесорбции. Особое внимание уделено анализу термодесорбции с неоднородной поверхности. В работе представлены основные экспериментальные варианты метода: флеш-десорбционная спектроскопия в ультравысоком вакууме, термодесорбционный проточный метод и десорбция в статической системе.
Обзор предназначен для специалистов в области катализа, адсорбции и поверхностных явлений.
УДК 541.128:543.544.2 ВВЕДЕНИЕ
В области адсорбции и катализа за последнее десятилетие получили мощное развитие новые экспериментальные методы исследования хемосорбции и кинетики взаимодействия адсорбат — адсорбент. Исследование взаимодействия газов с поверхностью твердых тел представляет значительный научный и практический интерес, так как с такого рода взаимодействием приходится сталкиваться при изучении катализа, адсорбции, коррозии, адгезии, окисления, электронной эмиссии. Без детальных сведений об адсорбционных процессах невозможно познание тонких механизмов гетерогенных каталитических реакций. Эти исследования важны и для решения технических задач, таких как получение сверхчистых и сверхпрочных материалов, для конструирования высоковакуумной и радиоэлектронной аппаратуры, при создании термоэлектронных преобразователей энергии и т. д. Применение различных методов исследования взаимодействия газ — твердое тело в катализе преследует цель получения информации об энергии взаимодействия, о составе и строении поверхностных соединений, а также об их роли в процессе катализа.
Актуальность перечисленных научных и практических задач явилась стимулом непрерывного усовершенствования уже известных и поисков новых методов исследования поверхностных процессов и привела к значительному увеличению числа работ, посвященных проблеме взаимодействия газ — твердое тело, количество которых за последнее время продолжает быстро расти. В результате этого был достигнут существенный прогресс в понимании функциональных и корреляционных связей между структурой поверхности твердых тел и скоростями элементарных процессов при адсорбции и десорбции.
В связи со сложностью и многообразием происходящих на поверхности процессов огромное значение приобрели исследования, осуществляемые при помощи прямых методов, позволяющих наблюдать за адсорбционно-десорбционными явлениями без часто необоснованных предположений о характере происходящих на поверхности процессов.
5
СОДЕРЖАНИЕ
Введение................ 5
1. Теоретические основы применения флеш-десорбционной спектрометрии и термодесорбции........... 6
1.1. Уравнения материального баланса....... 8
1.2. Десорбция с однородной поверхности '......' 11
1.2.1. Основные кинетические уравнения термодесорбции . . 11
1.2.2. Влияние вида функции программированного нагревания 15
1.2.3. Порядок реакции . ......... 16
1.2.4. Взаимное влияние параметров термодесорбционных уравнений .............. 17
1.2.5. Термодесорбция без реадсорбции ....... 20
1.2.6. Термодесорбция с реадсорбцией....... 20
1.2.7. Десорбция, контролируемая диффузией в порах ... 21 1.3. Термодесорбция с неоднородной поверхности .... 22
1.3.1. Равномерно-неоднородная поверхность и логарифмическая изотерма адсорбционного равновесия ...... 22
1.3.2. Экспоненциально-неоднородная поверхность и степенная изотерма адсорбционного равновесия ...... 26
1.3.3. Экспоненциально-неоднородная поверхность и отрицательно-степенная изотерма адсорбционного равновесия . . 27
1.3.4. Гиперболическое распределение и билогарифмическая изотерма адсорбционного равновесия ....... 28
1.3.5. Неоднородность поверхности и компенсационный эффект 28
2. Экспериментальная техника исследования....... 30
2.1. Флеш-десорбционная спектрометрия в ультравысоком вакууме 30
2.2. Термодесорбционный проточный (газохроматографический) метод ................ 33
2.3. Термодесорбция в статической системе...... 37
3. Адсорбция на металлах без носителей....... 38
3.1. Адсорбционно-десорбционные характеристики двухатомных
газов................38
3.1.1. Адсорбция азота на металлах........38
3.1.1.1. Вольфрам............38
" ' ' " ••-—'-— ......44
3.1.1.2. Молибден
3.1.1.3. Рений......
3.1.2. Адсорбция водорода на металлах
3.1.2.1.. Вольфрам.....
3.1.2.2. Молибден.....
3.1.2.3. Никель
45 47 47 50 52 54 56
3.1.2.3. никель........... .
3.1.2.4. Другие металлы (1т, Rh, Та, Pt, Pd, Fe) . . .
-3.1.3. Адсорбция окиси углерода на металлах......ии
3.1.3.1. Вольфрам . ...........56
3.1.3.2. Другие металлы (Мо, Та, Re, Ru, Pd, Ni) ... 55
ИЗ
62 62 64 67 70
3.1.4. Адсорбция кислорода на металлах.....
3.1.4.1. Вольфрам...........
3.1.4.2. Другие металлы (Mo, Re, Ir, Nb, Та, Pt, Ni) . .
3.2. Адсорбция и разложение углеводородов......
3.3. Адсорбция и разложение азотсодержащих соединений
4. Адсорбция и реакции на металлических чернях и металлах на
носителях............... 73
4.1. Адсорбция и реакционная способность водорода ... 73
4.1.1. Водород — никель........... 73
4.1.2. Водород — платина, палладий, родий, иридий, железо . 73
4.2. .Адсорбция и реакции окислов углерода...... 79
4.3. Адсорбция и реакции органических соединений .... 81 5. Процессы, протекающие на поверхностях окислов металлов . 83
5.1. Окись алюминия............ 83
5.2. Закись никеля............. 92
5.3. Двуокись титана............ 93
5.4. Окись цинка.............. 94
5.5. Алюмосиликаты и цеолиты.......... 95
5:6. Смешанные окисные катализаторы........ 96
Заключение.............. 99
Литература................ 100
УДК 542.128:543.544.2
В. И. Я к е р с о н, В. В. Розанов. Исследование каталитических систем методами термодесорбции и термохроматографии. Физическая химия. Кинетика. Том 3. (Итоги науки и техники), 1974, 3, с. 5—14., библ. 488
Обзор представляет собой систематическое изложение теоретических основ и экспериментальных результатов по механизму взаимодействия различных органических и неорганических веществ с поверхностью твердых тел методом термодесорбции — новым физико-химическим методом исследования.
Подробно рассмотрены основные кинетические уравнения термодесорбции. Особое внимание уделено анализу термодесорбции с неоднородной поверхности.
В работе представлены основные экспериментальные варианты метода: флеш-десорбционная спектрометрия в ультравысоком вакууме, термодесорбционный проточный метод и десорбция в статической системе.
Обзор охватывает практически все наиболее важные результаты по взаимодействию простых газов, углеводородов и азотсодержащих веществ с поверхностью металлов и окислов. Рассмотрение поверхностных процессов проведено с привлечением методов электронного и ионного проекторов, дифракции медленных электронов, масс-спектрометрии, электрических методов и др.
Отмечается принципиальная важность полученных методом термодесорбции результатов, вскрывших основные закономерности взаимодействия адсорбат—адсорбент.
Обзор предназначен для специалистов в области катализа, адсорбции и поверхностных явлений.
Цена: 150руб.
