表面化学相关知识剖析.ppt

表面化学 * * * 概念 发展 简介 应用 一、概念： 凡是在相界面上所发生的一切物理化学现象统称为界面现象（interfacephenomena）或表面现象（surface phenomena）。 研究各种表面现象实质的科学称为表面化学。 二、发展： 表面化学在20世纪40年代前，得到了迅猛发展，大量的研究成果被广泛应用于各生产部门，如涂料、建材、冶金、能源等行业；但就学科来说它只是作为物理化学的一个分支—胶体化学。到了60年代末70年代初，人们从微观水平上对表面现象进行研究，使得表面化学得到飞速发展，表面化学作为一门基础学科的地位被真正确立。 三、简介： 表面化学对于化学工业很重要，物质接触表面发生的化学反应对工业生产运作至关重要。同时，它可以帮助我们了解不同的过程，例如铁为什么生锈、燃料电池如何工作、汽车内催化剂如何工作等。此外，表面化学反应对于许多工业生产起着重要作用，例如人工肥料的生产。半导体工业也是与表面化学相关联的科学领域。 由于半导体工业的发展，现代表面化学于60年代开始出现。格哈德·埃特尔（Gerhard Ertl）是首批发现新技术潜力的科学家之一。他逐步建立表面化学的研究方法，向人们展示不同实验过程产生表面反应的全貌。这门科学需要先进的真空实验设备，以观察金属上原子和分子层次如何运作，确定何种物质被置入系统。 格哈德·埃特尔的观察为现化表面化学提供了科学基础，他的方法不仅被用于学术研究而且被用于化学工业研发。格哈德·埃特尔发明的研究方法，基于他对哈伯-博施法的研究，应用哈伯-博施法可以从空气中提取氮，这一点具有重要的经济意义。埃特尔还对铂催化剂上一氧化碳氧化反应进行研究，这种化学反应主要发生在汽车催化剂中，以过滤汽车产生的废气。 四、应用： 1、清洗铂金表面的碳氧化物。 2、空调系统中的氟利昂，通过小冰晶体 表面化学反应破坏臭氧层。 3、金属表面暴露在空气中时生锈。 4、电子工业中，制作半导体元件。 5、人造肥料中所含的氨，是通过氮和氢在金属（如教科书中提到的铂铑合金网）表面生成。 表面科学的分析技术和方法已经渗透到很多学科当中：催化、电化学、凝聚态物理、天体物理和化学、半导体、微电子学、材料学、生命科学以及环境科学等等。含有液体的界面体系在很多应用领域都有重大意义：液体电化学，地下水污染处理，相转移催化，萃取分离，生物体系，医用材料，纳米材料合成等等。 表面化学在我们日常生活中时刻都会接触和使用。路面的摩擦让我们能够行走和驾驶；冰面的光滑让我们享受着滑冰的刺激，大脑的表面积大小决定着我们是否聪明。表面科学以这些普通的表面为研究对象，同时也解释着一些令人惊奇的有趣现象。 * *