第十七章 同位素方法.pdf

石 　　油 　　化 　　工 2002 年第 31 卷第 8 期 　　　　　　　　　　　PETROCHEMICAL TECHNOLO GY　　　　　　　　　　　　　　　 6·71 · 讲 　座 固体催化剂的研究方法 第十七章　同位素方法 1 2 沈师孔 ,李春义 ( ( ) 1 石油大学 北京 中国石油天然气集团公司催化重点实验室 ,北京 102249 ; ( ) ) 2 石油大学 华东 重质油加工国家重点实验室 ,山东 东营 257061 　　在工业催化剂的研究和开发过程中,识别和表征催化剂 原子质量的同一种元素 , 同位素又分为稳定同位素和放射性 13 18 15 的活性相 ,并确定它的催化作用机理是十分困难的。解决这 同位素 ,稳定性同位素如 C 、O 、N 和氘等是稳定的原子 , 14 35 一困难的方法必须依赖于催化剂表征 、催化反应动力学和反 不会发生衰变 。放射性同位素如 C 、S 是不稳定的原子 , 应机理研究的巧妙结合 。本文介绍的同位素方法是研究催化 它们以各自不同的半衰期进行核衰变 , 同时释放出一定能量 14 β 反应机理和在动态下表征催化剂表面反应物种的有效技术 。 的放射线 , 如 C 的半衰期约为 5740 a ,衰变时放出一个软 ( ) 14 在反应机理研究方面 , 同位素标记方法有其独到之处 。 射性 低能电子 后变为 N 。因为元素的化学性质主要取决 自 Taylor [ 1 ,2 ] 采用氘作为标记物研究烃类在表面的反应 以 于原子 的电子结构 , 当同位素相对原子质量 的变化小于 来 ,标记同位素方法已成为研究催化反应机理的一种重要手 10 %时 , 同一元素的同位素在化学性质上的差别可以忽略 , 13 14 12 段 。很多催化机理的发现都是采用标记同位素方法获得的 , 如 C 、C 和 C 除相对原子质量不同外 ,它们的化学反应性 烯烃选择氧化的烯丙基机理 、CO 直接加氢合成甲醇机理 、甲 能基本上是相同的。只有当相对原子质量改变很大的同位