7 金屬氧化物催化劑】ppt課件

1、Catalysis Chemistry,Lecturer: 王峰云 ,催化化學(xué),6. 過渡金屬氧化物催化劑 及其催化作用,6.1 催化劑的應(yīng)用,主要催化氧化還原性反應(yīng) 催化劑主要是過渡族元素 IV BVIII B和 IB、 IIB副族元素的氧化物。而且催化劑多由兩種或多種氧化物組成。 這些氧化物具有半導(dǎo)體性質(zhì)，所以又稱氧化物催化劑為半導(dǎo)體催化劑。 為什么這些氧化物能用于氧化還原型催化反應(yīng)呢？,6.2 過渡金屬氧化物催化劑的電子特性,金屬氧化物中金屬陽離子的d電子容易失去或得到電子 過渡金屬氧化物多具有半導(dǎo)體性質(zhì),6.3 Theory of semiconductor energy belt,6

2、.3.1 Energy belt,2個Na+ 23S1 N個Na N3S1,Back,5-10eV,0.2-3eV,6.3.2 半導(dǎo)體分類,Ef 費米能級（最高占有與最低未占軌道中間），電子平均位能 逸出功 =最高未占軌道能量- Ef,6.4 半導(dǎo)體的形成,ZnO中Zn過量，它存在于晶體內(nèi)間隙處，Zn+束縛一個e，以保持中性。 Zn+e is called donor,Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2- O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ Zn2+ O2- Zn2+ O2- Zn2+ O2-,n type （1） 含有過量金屬原子的非化學(xué)計量化合物,（2）

3、用高價離子取代晶格中正離子,（3）通過向氧化物晶格間隙摻入電 負性小的雜質(zhì)原子,Li + Zn 2+ Li+ + Zn+,P type,NiO中Ni缺位。 Ni3+ Ni2+ acceptor,Ni2+ O2- Ni2+ O2- Ni2+ O2- O2- Ni2+ O2- O2- Ni2+ Ni2+ O2- Ni2+ + O2- Ni2+ + O2- O2- Ni2+ O2- Ni2+ O2- Ni2+,(1) 正離子缺位的非化學(xué)計量的氧化物,（2）用低價正離子取代,（3）向晶格摻入電負性大的間隙原子,F + Ni 2+ F- + Ni 3+,6.5 Adsorption and Reacti

4、on on Metal Oxide,Back,6.5.1 On n- type Adsorption,吸附氧(O 2-) 吸量很小, 且使電導(dǎo)率下降。 吸附氫 ( H+ ) 吸量大, 且使導(dǎo)電率升高.,Reaction 加氫，脫氫,6.5.2 On p-type,吸附氧(O 2-) 吸量大, 且使電導(dǎo)率升高。 吸附氫 ( H+ ) 吸量小, 且使導(dǎo)電率下降.,Adsorption,Reaction 氧化,6.5.3 吸附態(tài)分子帶電情況,6.6 氧化物催化劑的半導(dǎo)體機理 （吸附氧參與）,2N2O,MO,2N2 + O2,Mechanism,Activity: p n. Explain or ,例

5、如：,P導(dǎo)帶能級 N導(dǎo)帶能級 而，是慢步驟，P導(dǎo)帶易接受O- 電子，加速了反應(yīng)。,p,n,6.7 Oxygen species and their function, O2-, O-是強親電反應(yīng)物，導(dǎo)致完全氧化。 O2-（晶格氧）是親核試劑，沒有氧化性質(zhì)，用于選擇氫化。,6.8酒精測試儀,可以對氣體中酒精含量進行檢測的設(shè)備有五種基本類型，即：燃料電池型（電化學(xué)）、半導(dǎo)體型、紅外線型、氣體色譜分析型、比色型。但由于價格和使用方便的原因，目前常用的只有燃料電池型（電化學(xué)型）和半導(dǎo)體型兩種。,2） N型半導(dǎo)體氧化物型酒精測試儀,ZnO， SnO2等,酒精 + O2= CO2+ H2O,燃料電池酒精傳感器,交警用酒精檢測儀,2),燃料電池是當(dāng)前全世界都在廣泛研究的環(huán)保型能源，它可以直接把可燃氣體轉(zhuǎn)變成電能，而不產(chǎn)生污染，酒精傳感器只是燃料電池的一個分支。燃料電池酒精傳感器采用貴金屬白金作為電極，在燃燒室內(nèi)充滿特種催化劑，使進入燃燒室內(nèi)的酒精充分燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，也就是在兩個電極上產(chǎn)生電壓，電能消耗在外接負載上，此電壓與進入燃燒室內(nèi)氣體的酒精濃度成正比 。 與半導(dǎo)體型相比，燃料電池型呼氣酒精測試儀具有穩(wěn)定性好，精度高，抗干擾性好的優(yōu)點。但是由于燃料電池酒精傳感器的結(jié)構(gòu)要求非