表面化学与模型催化的研究.pptVIP

* 表面化学与模型催化的研究 陈明树教授课题组 固体表面物理化学国家重点实验室 厦门大学 State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces Xiamen University, Xiamen 361005, China 指导教师：陈明树 教授 助研：王欣 博士生 陈 明 树 简介 1987-1991年 成都科技大学应用化学系(物理化学,学士) 1991-1994年 厦门大学化学系研究生 (催化,硕士学位,导师:张藩贤教授) 1994-1997年厦门大学化学系博士生 (催化,博士学位,导师:万惠霖教授) 1997-1999年 留校做助研/讲师(万惠霖教授课题组) 1999-2002年 日本九州大学 表面科学(获日本文部省奖学金、 工学博士学位,导师:Prof. Hiroshi Tochihara） 2002-2004年 美国德州农工大学博士后 表面化学/模型催化 (Texas AM Univ., Prof. D. Wayne Goodman) 2004-2007年 美国德州农工大学研究员 表面化学/模型催化 2007,9 厦门大学特聘教授 主要兴趣：表面化学、催化化学、材料科学 多相催化与模型催化 反应物 产物 多相催化 多相催化在能源、化工、环境及材料领域中 均具有极其重要的作用。 在确凿实验基础上阐明多相催化反应机理及其反应活 性中心对于反应条件的优化、现有催化剂的改进和新 型催化剂的设计、新路线的开发、新产品的合成等是 不可或缺的。 活性位、反应机理 催化剂 黑箱 反应物 产物 动态过程 长期以来，催化剂的选择和配制主要依靠实验筛选，因 此被认为是一种技艺而不是科学。主要是因为大多数催化活 性位和反应机理仍未被探明，而被人们称为“黑箱”！ （表观）动力学研究 反应物途径的变化、机理的一个侧面 一种本征性(Eigen)的研究方法 催化剂 从静态到动态 表面信息原位表征－谱学等 表面结构－TEM、SEM、STM 多相催化反应机理的研究 多种吸附位或 活性位共存 多相催化的复杂性： 颗粒度、多晶面、表面与 体相差异、与载体作用 难以准确判定高选择性的活性 位、活性中间体、催化反应机理 反应物 中间体 产物 产物分布较广 表征信息复杂 结构规整的模 型催化剂表面 模型催化的研究 结构～性能 的对应关系 结合无温度、无压 力差异的原位池 表面活性 中心均一 检测表面状态、活性 中间体、反应产物 得到更为准确的催化活性位、活性中间体信息 更为完满诠释催化反应机理 与常规多相催化研究相比，模型催化通 常能提供更为准确并令人信服的证据 原位谱学 显微镜表征 仪器设备 研究模型催化的方法和设备 LEIS XPS STM UPS MIES PES MS GC In-situ IR, SFG Raman? Vacuum level 俄歇电子能谱 Auger Electron Spectroscopy (AES, Auger) 俄歇电子 工作原理 能量参考点 1-20keV Ek = EK – EL1 – EL23 Auger Depth Profiling http://www.chem.qmul.ac.uk/surfaces/scc/scat7_5.htm AES深度分析 1 M1+ , E M2 θ M1+ , E0 (ISS) 低能离子散射谱 仅检测最外层的一个原子层厚度 研究表面组成、结构的最有效手段之一 Ion Scattering Spectroscopy 而XPS检测的是表面 5～10 nm厚度 因此在催化领域低能离子散射谱有极其重要的意义， 因仅最外层的原子起直接催化作用。 振动光谱 最有效的检测表面吸附物种的手段，常用的有 红外光谱(IR) 电子能量损失谱(Electron Energy Loss Spectroscopy) 拉曼光谱(Raman) 合频波产生光谱(Sum Frequency Generation) Reflection-Absorption IR Spectroscopy ( RAIRS )红外镜面反射吸收谱 光谱选率 Nitric Oxide (NO) adsorption on a Pt Surface 工作原理 高分辨电子能量损失谱 (High-Resolution Electron Energy Loss Spectroscopy) 优点：高灵敏度、能测到很低波数 避开红外选择规律 高分辨电