液态金属催化剂二维材料的点金石

第4章液态金属(合金)凝固热力学和动力学凝固热力学和动力学的主要任务是研究液态金属（合金）由液态变成固态的热力学和动力学条件。

凝固是体系自由能降低的自发进程，若是仅是如此，问题就简单多了。

凝固进程中各类相的平衡产生了高能态的界面。

如此，凝固进程中体系自由能一方面降低，另一方面又增加，而且阻碍凝固进程的进行。

因此液态金属凝固时，必需克服热力学能障和动力学能障凝固进程才能顺利完成。

凝固的热力学基础金属凝固进程能够用热力学原理来描述。

热力学能够用于判断一个凝固进程是不是可能发生，和发生的程度如何。

而对于凝固进程的判断，一样也是利用热力学状态函数来进行的。

本节主要涉及状态函数的概念、状态函数之间的关系、及自发进程的判据。

为下面学习凝固的形核与生长，创造必要的基础。

状态函数的概念几个重要的热力学术语：体系：具有指明界限与范围的研究对象。

环境：与体系有联系的外界。

状态：体系的物理、化学性质均匀、固按时的总和。

状态函数：与进程无关。

进程：体系发生转变从一个状态到另一个状态的经历。

自发进程：从不平衡自发地移向平衡状态的进程，不可逆进程。

图容器内气体压力做体积功的是以描述金属凝固进程，能够采用热力学函数。

但某些热力学函数，在描述进程转变的状态时，与进程所经历的“历程”有关。

比如功，在纯做体积功时，某容器内的气体由状态1，即该状态下的压力及体积别离为1p ，1V 通过不同的路径，变到状态2，即压力为2p ，体积为2V 的状态。

当路径改变时（图）,虽然，始态与终态系相同，压力所做的体积功pdV W =δ或 ⎰=21)(V V dV V p W必然不同。

还有一类热力学函数，与进程经历的“历程”无关，只与研究体系所处的状态有关。

咱们把这种热力学函数，称为状态函数。

讨论凝固进程常常利用的几个状态函数有：内能 物质体系内部所有质点的动能和势能之和，用U 来表示，w q dU δδ+=。

焓 体系等压进程中热量的转变，用H 来表示，H H H q p ∆=-=12。

贵金属催化剂合成方法随着全球化的发展，环境污染越来越严重，因此对于能够提高催化剂效果的研究也越来越重要。

贵金属催化剂是一类被广泛应用的催化剂，因为它具有较高的活性和选择性，因此在各种化学反应中得到了广泛的应用。

本文将介绍几种贵金属催化剂的合成方法和特征。

铂催化剂是一种非常重要的贵金属催化剂，常用于氧化还原反应、水解反应和加氢反应等。

其中，铂纳米颗粒被广泛应用，因为它相比于铂晶体，具有更高的表面活性，更好的催化效果。

合成铂纳米颗粒催化剂的方法主要有：1. 化学还原法：通过还原剂还原铂离子，制备纳米铂颗粒。

在溶剂中加入还原剂和铂盐，控制温度和pH值，就能制备出纳米铂颗粒。

2. 模板法：通过制备具有孔洞结构的高分子或无机材料，使铂盐在孔洞中沉积而形成纳米铂催化剂。

可以根据需要制备具有不同孔径和表面结构的材料，再通过控制沉积过程中的条件来制备不同性质的纳米铂催化剂。

3. 水相合成法：使用含有还原剂和表面活性剂的水溶液，通过还原过程制备纳米铂颗粒。

该方法具有操作简单、成本低等优点，是一种具有发展前景的合成方法。

与铂催化剂类似，钯纳米颗粒催化剂也具有较高的催化活性和选择性，广泛用于催化反应中。

钯催化剂的合成方法主要有：1. 化学还原法：使用还原剂和钯盐在碱性条件下反应，制备纳米钯颗粒。

该方法具有操作简单、成本低等优点，但还原剂对环境的影响较大，需要进行进一步改良。

2. 共沉淀法：将钯盐与沉淀剂在水中混合，通过控制pH值和温度的变化，从溶液中沉淀出钯盐。

该方法制备的钯催化剂颗粒均匀，但需要较长的沉淀时间。

1. 化学还原法：将金盐还原生成金纳米颗粒。

该方法操作简单、成本低，因此被应用于大规模生产中。

2. 溶胶-凝胶法：通过控制溶胶和凝胶的反应条件，使金离子在溶胶中形成金纳米颗粒，再利用凝胶将其固定。

该方法制备的金催化剂比化学还原法制备的催化剂具有更好的稳定性。

3. 其他方法：纳米微球法、微波合成法、绿色合成法等。

铁基费托合成催化剂研究进展摘要费托合成(F-T合成)是实现煤间接液化技术的重要环节之一，其关键是开发高活性、选择性和稳定性的催化剂。

目前应用的费托合成催化剂主要有铁基和钴基催化剂。

铁基催化剂因价格低廉、催化活性和水煤气变换反应(WGS)活性高以及助剂效果明显，而在费托合成催化剂中占有重要的地位。

本文对近几年铁基催化剂的特点和发展状况进行了评述，着重分析了催化剂反应器、助剂和载体对其活性和选择性的影响。

关键词：费托合成,铁基催化剂,性能分析,影响因素AbstractFischer–Tropsch Synthesis is the realization of coal liquefaction indirectly theimportant link of the technology.One of the key is to develop highly active, selectivity and stability of catalysts. The current Fischer–Tropsch Synthesis mainly contains iron base catalysts and cobalt base catalysts. Iron base catalyst for low prices, catalytic activity and water gas transform reaction (WGS) high activity and obvious fertilizer effect cause to have an important position in the Fischer–Tropsch Synthesis . In this paper, the characteristics and development status of the iron base catalyst in recent years are reviewed and it focuses on the analysis of the catalyst reactor, additives and carrier on the influence of the activity and selectivity. Keywords: Fischer–Tropsch Synthesis, iron base catalysts, performance analysis, the factors of influence目录1 前言 (4)2 铁基催化剂的广泛应用 (5)3 铁基催化剂分类 (5)4 反应器的分类 (5)4.1列管式固定床反应器( TFB) (6)4.2流化床反应器 (7)4.2.1循环流化床反应器 (7)4.2.2固定流化床反应器 (8)4.3浆态床反应器 (9)5 助剂的作用 (10)5.1电子型助剂 (11)5.1.1碱金属助剂 (11)5.1.2过渡金属Cu助剂 (12)5.1.3过渡金属Mn助剂 (12)5.1.4碱土金属助剂 (12)5.2结构型助剂 (13)5.2.1SiO2助剂 (13)5.2.2 Al2O3助剂 (14)6 催化剂载体 (14)6.1 SiO2载体 (15)6.2 Al2O3载体 (15)6.3介孔材料载体 (15)6.4 碳纳米管载体 (16)7 总结与展望 (17)参考文献 (19)致谢 (24)1 前言近年来，随着石油资源的逐渐耗竭以及世界范围内对新能源和资源需求的不断攀升，通过费托合成反应制备液体燃料或高附加值化学品的途径已获得广泛认可。

金属催化剂及其催化剂作用机理作者: 可可西里发布日期: 2008-09-081.金属催化剂概述金属催化剂是一类重要的工业催化剂。

主要包括块状催化剂，如电解银催化剂、融铁催化剂、铂网催化剂等；分散或者负载型的金属催化剂，如Pt-Re/-Al2O3重整催化剂，Ni/Al2O3加氢催化剂等；6.3 金属催化剂及其催化剂作用机理金属互化物催化剂，如LaNi5可催化合成气转化为烃，是70年代开发的一类新型催化剂，也是磁性材料、储氢材料；金属簇状物催化剂，如烯烃氢醛化制羰基化合物的多核Fe3(CO)12催化剂，至少要有两个以上的金属原子，以满足催化剂活化引发所必需。

这5类金属催化剂中，前两类是主要的，后三类在20世纪70年代以来有新的发展。

几乎所有的金属催化剂都是过渡金属，这与金属的结构、表面化学键有关。

金属适合于作哪种类型的催化剂，要看其对反应物的相容性。

发生催化反应时，催化剂与反应物要相互作用。

除表面外，不深入到体内，此即相容性。

如过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂，因为H2很容易在其表面吸附，反应不进行到表层以下。

但只有“贵金属”（Pd、Pt，也有Ag）可作氧化反应催化剂，因为它们在相应温度下能抗拒氧化。

故对金属催化剂的深入认识，要了解其吸附性能和化学键特性。

2．金属和金属表面的化学键研究金属化学键的理论方法有三：能带理论、价键理论和配位场理论，各自从不同的角度来说明金属化学键的特征，每一种理论都提供了一些有用的概念。

三种理论，都可用特定的参量与金属的化学吸附和催化性能相关联，它们是相辅相成的。

（1）金属电子结构的能带模型和“d带空穴”概念金属晶格中每一个电子占用一个“金属轨道”。

每个轨道在金属晶体场内有自己的能级。

由于有N个轨道，且N很大，因此这些能级是连续的。

由于轨道相互作用，能级一分为二，故N个金属轨道会形成2N个能级。

电子占用能级时遵从能量最低原则和Pauli原则（即电子配对占用）。

故在绝对零度下，电子成对从最低能级开始一直向上填充，只有一半的能级有电子，称为满带，能级高的一半能级没有电子，叫空带。

聚离子液体固载金纳米粒子的制备及其催化性能彭建兵1*，丁艳2，谭蓉2，银董红2，喻宁亚2*(1顺德职业技术学院,中国顺德528300；2湖南师范大学精细催化合成研究所,中国长沙410081) 摘要：合成了氨基功能化乙烯基咪唑离子液体(AIL)，利用氨基固定金纳米粒子以及双键的聚合作用，获得了聚离子液体固载金纳米粒子的催化剂(GNPs-P-AIL)。

采用红外光谱、紫外-可见光谱和透射电子显微镜等方法对GNPs-P-AIL进行了表征。

结果表明，AIL在固定金纳米粒子并聚合后仍然保持着离子液体的基本结构，金纳米粒子分布均匀，粒径为6~8 nm。

GNPs-P-AIL催化剂对苯乙烯环氧化具有较好的催化活性，以双氧水为氧化剂，在60 o C下反应6 h时，苯乙烯的转化率和环氧苯乙烷的选择性分别可达81.5%和88.3%。

关键词：氨基功能化离子液体；金纳米粒子；聚合；苯乙烯；环氧化中图分类号：文献标识码：文章编号：Preparation and Catalytic Performance of Gold Nanoparticles Stabilized by Ionic CopolymerPENG Jian-Bin1*, DING Yan2, TAN Rong2, YIN Donghong2, YU Ningya2*(1Shunde Polytechnic, Shunde 528300, China; 2Insititute of Fine Catalysis and Synthesis, Hunan Normal University, Changsha 410081, China)Abstract: An amino-functionalized ionic liquid of N-(3-aminopropyl), N(3)-(vinyl)-imidazolium bromide (AIL) was synthesized and used to stabilize gold nanoparticles (GNPs). Further polymerization of the resultant GNP-containing AIL led to a composite catalyst (GNPs-P-AIL) in which GNPs were supported by ionic copolymer. The composite catalyst was characterized by means of Fourier transform infrared spectroscopy, ultraviolet-visible spectroscopy, and transmission electron microscopy. It was found that the structure of ionic liquid moieties in GNPs-P-AIL remained intact after the GNP loading and successive polymerization processes and that the GNPs in the composite catalyst dispersed uniformly with the particle size of 6~8 nm. GNPs-P-AIL showed good catalytic performance in the epoxidation of styrene using H2O2 as the oxidant. The conversion of styrene and the selectivity for styrene oxide were as high as 81.5% and 88.3%, respectively, provided that the epoxidation reaction was performed at 60 o C for 6 h.Key words: Amino-functionalized ionic liquid; gold nanoparticles; Polymerization; styrene; epoxidation*通讯作者，E-mail: sdpjb2005@; yuningya@第一作者简介：彭建兵(1968-)，男，湖南双峰人，副教授，主要从事新型材料催化合成与应用研究。

cvd技术沉积贵金属原理
CVD（Chemical Vapor Deposition）技术是一种将气体反应物质在固体表面上沉积形成薄膜的方法。

在CVD技术中，贵金属通常用作反应原料气体或催化剂。

贵金属的原理包括以下几个方面：
1. 反应气体选择：CVD技术中使用的反应气体通常含有贵金属的有机化合物，例如金属有机前驱体。

这些有机化合物在高温条件下分解，释放出金属原子或离子，用于沉积薄膜。

2. 气相反应：在CVD过程中，反应气体与基底表面发生气相反应。

贵金属原子或离子与基底表面上的活性官能团结合，形成贵金属薄膜。

3. 热解反应：贵金属有机前驱体在高温条件下发生热解反应，分解成金属原子或离子。

这些金属原子或离子在基底表面上发生表面扩散，最终沉积成薄膜。

4. 催化剂作用：贵金属在CVD过程中可以作为催化剂，促进反应气体的分解和沉积。

它可以提供表面活性位点，促进反应物质的吸附和反应。

总之，CVD技术中贵金属的沉积原理涉及反应气体选择、气相反应、热解反应和催化剂作用等方面，通过化学反应和热解反应将贵金属沉积到基底表面上形成薄膜。

第４９卷第５期２０２１年３月广㊀州㊀化㊀工ＧｕａｎｇｚｈｏｕＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙＶｏｌ ４９Ｎｏ ５Ｍａｒ ２０２１二维铂金催化氧还原反应的第一性原理计算李傲杰(华中科技大学中欧清洁与可再生能源学院ꎬ湖北㊀武汉㊀４３００００)摘㊀要:基于密度泛函理论(ＤＦＴ)ꎬ通过计算研究了二维铂金进行氧还原催化反应时因表面吸附上氧原子而出现的晶格扩张应变ꎬ该应变大小与二维铂金厚度成反比ꎬ与氧原子的表面覆盖率成正比ꎮ之后研究了晶格扩张应变对二维铂金催化氧还原反应(ＯＲＲ)的促进效应ꎬ通过计算不同厚度的二维铂金的表面原子ｄ带中心ꎬ证明了二维铂金在高覆盖率下的吸附氧原子的效果要远好于三维块体铂金ꎮ关键词:二维金属ꎻ氧还原反应ꎻ密度泛函理论㊀中图分类号:ＴＱ１５１ １＋６㊀㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００１－９６７７(２０２１)０５－００５７－０３㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀作者简介:李傲杰(１９９６－)ꎬ男ꎬ硕士研究生ꎬ主要从事电催化材料的第一性原理计算方面的研究ꎮＦｉｒｓｔＰｒｉｎｃｉｐｌｅｓＣａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆＴｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＰｌａｔｉｎｕｍＣａｔａｌｙｓｔｆｏｒＯｘｙｇｅｎＲｅｄｕｃｔｉｏｎＲｅａｃｔｉｏｎＬＩＡｏ－ｊｉｅ(Ｃｈｉｎａ－ＥＵＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＣｌｅａｎａｎｄＲｅｎｅｗａｂｌｅＥｎｅｒｇｙꎬＨｕａｚｈｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＨｕｂｅｉＷｕｈａｎ４３００００ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｂａｓｅｄｏｎｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｙ(ＤＦＴ)ꎬｔｈｅｌａｔｔｉｃｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｓｔｒａｉｎｏｆ２－Ｄｐｌａｔｉｎｕｍｄｕｅｔｏｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｓｗａｓｃａｌｃｕｌａｔｅｄａｎｄｓｔｕｄｉｅｄ Ｔｈｅｓｔｒａｉｎｗａｓｉｎｖｅｒｓｅｌｙｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆ２－Ｄｐｌａｔｉｎｕｍａｎｄｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌｔｏｔｈｅｃｏｖｅｒａｇｅｏｆｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｓ Ｔｈｅｉｍｐｒｏｖｉｎｇｅｆｆｅｃｔｏｆｌａｔｔｉｃｅｅｘｐａｎｓｉｏｎｓｔｒａｉｎｏｎｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｌａｔｉｎｕｍｃａｔａｌｙｔｉｃｆｏｒｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎ(ＯＲＲ)ｗａｓｓｔｕｄｉｅｄ Ｂｙｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｄ－ｂａｎｄｃｅｎｔｅｒｓｏｆｓｕｒｆａｃｅａｔｏｍｓｏｆｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｌａｔｉｎｕｍｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓꎬｉｔｗａｓｐｒｏｖｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆ２－ＤｐｌａｔｉｎｕｍｆｏｒｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｗａｓｍｕｃｈｂｅｔｔｅｒｔｈａｎｐｌａｔｉｎｕｍｂｕｌｋＫｅｙｗｏｒｄｓ:ｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｅｔａｌꎻｏｘｙｇｅｎｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎꎻｄｅｎｓｉｔｙｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｔｈｅｏｒｙ由于二维金属的奇异性质ꎬ近十年来人们对其进行了细致的研究ꎮ２０１４年ꎬＲｕｍｍｅｌｉ小组用化学方法制备了单原子厚度的独立二维Ｆｅ[１]ꎮ受这一突破的鼓舞ꎬ从２０１５年到２０１９年分别制备了单原子厚度的Ｐｔ－Ｃｕ[２]㊁Ｍｏ[３]和Ａｕ[４]ꎮ目前ꎬ人们正积极地在电催化剂㊁电化学执行器㊁储能㊁电容㊁生物电化学等各个方面开发二维金属的应用ꎮ最近ꎬ对过渡金属电催化剂表面应变的详细研究引发了进一步研究的热潮ꎬ突出了应变在表面吸附研究中的重要性ꎬ二维金属较为柔软ꎬ受表面吸附产生的应力影响容易产生晶格形变ꎬ晶格形变会带来表面吸附效应的改变ꎬ这种改变可以由ｄ带中心理论来解释ꎮ我们选取了氧还原反应中最典型的金属催化剂铂金ꎬ定量研究了吸附诱导产生的晶格扩张应变对二维金属催化性能的影响ꎮ结果表明ꎬ二维铂金材料会产生较大的应变ꎬ且应变与厚度和氧原子覆盖率成良好的线性关系ꎮ并且ꎬ在高覆盖率下ꎬ应力会使氧原子更容易被吸附在表面ꎬ在臭氧的气氛下ꎬ两层厚度的二维铂在其表面的理论覆盖率能达到１００％ꎬ而三维铂金块体为６７％ꎮ１㊀实㊀验１ １㊀计算工具计算软件采用ＶＡＳＰꎬ全名ＶｉｅｎｎａＡｂｉｎｉｔｉｏＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＰａｃｋａｇｅꎬ是由维也纳大学开发的量子物理模拟计算软件ꎬ其原理是基于密度泛函理论(ＤＦＴ)ꎬ并在计算电子密度的波函数时以平面波的数学形式进行展开ꎮＶＡＳＰ软件十分适合处理带有周期性边界条件的体系ꎬ并且由于其优秀的并行计算能力ꎬ若结合计算能力强大的计算机硬件资源ꎬ能对较大体系进行高效率的模拟计算ꎮ１ ２㊀实验内容１ ２ １㊀吸附诱导应变图１㊀二维铂金吸附诱导应变示意图Ｆｉｇ １㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ－ｉｎｄｕｃｅｄｓｔｒａｉｎｏｆ２－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｌａｔｉｎｕｍ５８㊀广㊀州㊀化㊀工２０２１年３月二维金属在诸如杨氏模量等物理属性上ꎬ与三维块体有较大差异ꎬ二维金属铂总是柔软而易于形变ꎬ因此ꎬ在吸附上氧原子之后ꎬ二维金属铂的晶格会产生扩张应变ꎬ如图１所示ꎮ由于吸附诱导应变是二维金属杨氏模量的改变与吸附原子造成的ꎬ因此研究二维金属铂的厚度与吸附诱导应变㊁氧原子表面覆盖率与吸附诱导应变成为了定量研究吸附诱导应变来源的关键ꎮ本次实验研究了２~６层厚度的二维金属铂在１１％㊁２５％㊁５０％㊁６７％㊁１００％覆盖率下的吸附诱导应变ꎬ周期性体系内的吸附位点如图２所示ꎮ图２㊀二维铂金最小周期性单元各个覆盖率下的最稳定吸附位点的俯视图与主视图ꎬ(ａ)~(ｅ)分别为１００％㊁６７％㊁５０％㊁２５％和１１％覆盖率Ｆｉｇ ２㊀Ｔｏｐｖｉｅｗａｎｄｍａｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｍｏｓｔｓｔａｂｌｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｓｉｔｅｕｎｄｅｒｅａｃｈｃｏｖｅｒａｇｅｒａｔｅｏｆｔｈｅｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐｌａｔｉｎｕｍｍｉｎｉｍｕｍｐｅｒｉｏｄｉｃｕｎｉｔꎬｆｒｏｍ(ａ)ｔｏ(ｅ)ａｒｅｔｈｅｃｏｖｅｒａｇｅｏｆ１００％ꎬ６７％ꎬ５０％ꎬ２５％ꎬ１１％１ ２ ２㊀催化性能的改变根据ｄ带中心理论ꎬ表面应变通常会使得催化材料的表面晶格变化ꎬ影响电子分布ꎬ进而改变催化剂表面原子的ｄ带中心位置ꎬ从而影响催化材料吸附能[５]ꎬ对催化效率产生影响ꎮ因此ꎬ需要计算各个层数的二维铂金在不同覆盖率下的表面原子的ｄ带中心能量ꎬ以此来测试不同氧覆盖率下二维金属铂的催化性能变化ꎮ２㊀结果与讨论２ １㊀吸附诱导应变氧原子的吸附诱导应变如图３(ａ)㊁(ｂ)所示ꎬ二维铂金在未吸附原子时会产生自发收缩应变ε１[６]ꎬ在吸附氧原子后会收到一个扩张应力ꎬ使其晶格增大ꎬ而产生吸附诱导应变ε２ꎬ其定义为:ε２＝(ＡＰｔ－Ｏ－ＡＰｔ)/ＡＰｔ(１)其中ꎬＡＰｔ－Ｏ为吸附氧之后的铂的晶格常数ꎬＡＰｔ为未吸附氧原子的铂的晶格常数ꎬε２为吸附诱导扩张应变ꎮ如图３(ａ)所示ꎬ吸附诱导应变与二维铂金的厚度成反比ꎬ这是因为随着层数的改变ꎬ铂金的杨氏模量会逐渐改变ꎬ使得铂金变得越来越柔软而易于形变ꎮ又如图３(ｂ)所示ꎬ吸附诱导应变与氧原子覆盖率成正比ꎬ说明氧原子吸附产生的表面扩张应力是线性增长的ꎬ并且吸附后的二维铂金杨氏模量不会随覆盖率变化ꎮ根据ＮＯＳＣＯＶ的ｄ带中心理论[５]ꎬ表面应变与表面原子ｄ带中心变化之间存在线性关系ꎬ而表面原子ｄ带中心的能量大小决定了材料的吸附氧的性能ꎬ这关系到催化材料的催化性能ꎬ因此ꎬ二维铂金因为吸附诱导应变的影响ꎬ会在吸附性能上会显示出不一样的特性ꎮ图３㊀二维铂金催化剂的吸附诱导扩张应变与材料厚度成反比的线性关系(ａ)ꎻ二维铂金催化剂的吸附诱导扩张应变与氧原子的表面覆盖率成正比的线性关系(ｂ)Ｆｉｇ ３㊀ＳｔｒａｉｎｃｈａｎｇｅｓｗｉｔｈｔｈｅｒｅｃｉｐｒｏｃａｌｏｆＰｔｓｌａｂｔｈｉｃｋｎｅｓｓｉｎｔｈｅｃｏｖｅｒａｇｅｏｆＯａｔｏｍｓｆｒｏｍ０ｍＬｔｏ１ｍＬ(ａ)ꎻｓｔｒａｉｎｃｈａｎｇｅｓｗｉｔｈｃｏｖｅｒａｇｅｏｆＯａｔｏｍｓｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔＰｔｓｌａｂｓ(ｂ)２ ２㊀ｄ带中心分析表１㊀铂金表面原子的ｄ带中心能量在低氧覆盖率(０％)与高氧覆盖率(１００％)时的变化Ｔａｂｌｅ１㊀Ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｄ－ｂａｎｄｃｅｎｔｅｒｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅＰｔａｔｏｍｓｉｎｔｈｅｓｉｔｕａｔｉｏｎｏｆ０％ａｎｄ１００％ｏｘｙｇｅｎａｔｏｍｃｏｖｅｒａｇｅ二维铂金层数ｎ低覆盖率下的ｄ带中心/ｅＶ高覆盖率下的ｄ带中心/ｅＶ２－２ ２９－２ ４６３－２ ２３－３ ０９４－２ ２２－３ ０８５－２ １２－３ １１６－２ １３－３ １６块体铂金－２ ０８－３ ４８第４９卷第５期李傲杰:二维铂金催化氧还原反应的第一性原理计算５９㊀图４㊀(ａ)~(ｃ)为２层铂金㊁６层铂金与块体铂金在０％的氧覆盖率下表面原子的分波态密度ꎻ(ｄ)~(ｆ)为２层铂金㊁铂金在１００％的氧覆盖率下表面原子的分波态密度Ｆｉｇ ４㊀(ａ)~(ｃ)ａｒｅＰＤＯＳｄｉａｇｒａｍｓｏｆｓｕｒｆａｃｅａｔｏｍｓｏｆ２－ｌａｙｅｒｐｌａｔｉｎｕｍꎬ６－ｌａｙｅｒｐｌａｔｉｎｕｍａｎｄｂｕｌｋｐｌａｔｉｎｕｍｗｉｔｈ０％ｏｘｙｇｅｎｃｏｖｅｒａｇｅꎻ(ｄ)~(ｆ)ａｒｅＰＤＯＳｄｉａｇｒａｍｓｏｆｓｕｒｆａｃｅａｔｏｍｓｏｆ２－ｌａｙｅｒꎬ６－ｌａｙｅｒａｎｄｂｕｌｋｐｌａｔｉｎｕｍｗｉｔｈ１００％ｏｘｙｇｅｎｃｏｖｅｒａｇｅ根据ｄ带中心理论ꎬ催化剂表面原子的ｄ带中心值越靠近费米能级(０ｅＶ)ꎬ表明原子ｄ轨道中的电子越容易脱离原子核束缚成为价电子ꎬ价电子的增多则会使得表面铂原子与氧成键更加容易ꎬ材料吸附氧的能力也就会增强ꎬ这会显著增加材料的催化能力ꎮ通过表１可知ꎬ在高覆盖率(１００％覆盖)下ꎬ二维金属铂的表面原子ｄ带中心要显著高于铂金块体ꎬ能量差为０ ３２~１ ０２ｅＶꎬ表明二维铂金在高覆盖率下吸附氧原子的能力要显著高于块体铂金ꎬ这将会大大增加铂金对氧还原反应的催化性能ꎮ２ ３㊀覆盖率分析对于块体铂金来说ꎬ如果假想实验气体氛围为臭氧ꎬ那么表面氧原子的吸附能在覆盖率为６７％时依然小于０ｅＶꎬ意味着反应是放热反应ꎬ可以自发进行ꎬ因此块体铂金的最大氧覆盖率为６７％ꎮ经计算ꎬ２层二维金属铂金在臭氧的气氛中ꎬ当达到１００％覆盖率时的吸附能为－１ ０６ｅＶꎬ表明反应依然是可以自发进行的放热反应ꎬ因此二维金属铂金的最大覆盖率可以达到１００％ꎬ比块体铂金有显著提升ꎮ３㊀结㊀论本文基于第一性原理计算ꎬ通过研究二维铂金的吸附诱导应变带来的ｄ带中心能量变化ꎬ来研究二维铂金催化剂的氧还原反应性能ꎮ结果表明ꎬ二维铂金催化剂比三维块体铂金催化剂拥有更好的氧吸附性能与更大的氧覆盖率ꎬ这会显著提高二维铂金催化剂的催化性能ꎮ参考文献[１]㊀ＺｈａｏＪꎬＤｅｎｇＱꎬＢａｃｈｍａｔｉｕｋＡꎬｅｔａｌ Ｆｒｅｅ－ｓｔａｎｄｉｎｇｓｉｎｇｌｅ－ａｔｏｍ－ｔｈｉｃｋｉｒｏｎｍｅｍｂｒａｎｅｓｓｕｓｐｅｎｄｅｄｉｎｇｒａｐｈｅｎｅｐｏｒｅｓ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１４ꎬ３４３(６１７６):１２２８－１２３２[２]㊀ＳａｌｅｅｍＦꎬＸｕＢꎬＮｉＢꎬｅｔａｌ ＡｔｏｍｉｃａｌｌｙｔｈｉｃｋＰｔ－Ｃｕｎａｎｏｓｈｅｅｔｓ:ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄｓａｎｄｗｉｃｈａｎｄｎａｎｏｒｉｎｇ－ｌｉｋｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ[Ｊ].ＡｄｖＭａｔｅｒꎬ２０１５ꎬ２７(１２):２０１３－２０１８[３]㊀ＺｈａｏＸꎬＤａｎＪꎬＣｈｅｎＪꎬｅｔａｌ Ａｔｏｍ－ｂｙ－ＡｔｏｍＦａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆＭｏｎｏｌａｙｅｒＭｏｌｙｂｄｅｎｕｍＭｅｍｂｒａｎｅｓ[Ｊ].ＡｄｖＭａｔｅｒꎬ２０１８ꎬ３０(２３):ｅ１７０７２８１[４]㊀ＷａｎｇＸꎬＷａｎｇＣꎬＣｈｅｎＣꎬｅｔａｌ Ｆｒｅｅ－ｓｔａｎｄｉｎｇＭｏｎａｔｏｍｉｃＴｈｉｃｋＴｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＧｏｌｄ[Ｊ].ＮａｎｏＬｅｔｔꎬ２０１９ꎬ１９(７):４５６０－４５６６[５]㊀ＧｒｅｅｌｅｙＪꎬＮøｒｓｋｏｖＪＫ Ａｇｅｎｅｒａｌｓｃｈｅｍｅｆｏｒｔｈｅｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｏｘｙｇｅｎｂｉｎｄｉｎｇｅｎｅｒｇｉｅｓｏｎｂｉｎａｒｙｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｓｕｒｆａｃｅａｌｌｏｙｓ[Ｊ].ＳｕｒｆａｃｅＳｃｉｅｎｃｅꎬ２００５ꎬ５９２(１－３):１０４－１１１[６]㊀ＷａｎｇＬꎬＺｅｎｇＺꎬＧａｏＷꎬｅｔａｌ Ｔｕｎａｂｌｅｉｎｔｒｉｎｓｉｃｓｔｒａｉｎｉｎｔｗｏ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｅｌｅｃｔｒｏｃａｔａｌｙｓｔｓ[Ｊ].Ｓｃｉｅｎｃｅꎬ２０１９ꎬ３６３(６４２９):８７０－８７４。

第一章测试1.吸附和脱附过程属于催化学科研究的范畴。

（）A:对B:错答案:A2.合成氨催化剂可能会用到铁。

（）A:对B:错答案:A3.以下说法不正确的是（）。

A:催化科学是一门交叉学科B:绿色化学符合“碳达峰、碳中和”的理念C:催化剂的外型对催化性能有影响D:催化科学形成比较早，古人从酿酒和制醋的方法就体现出来了答案:D4.非均相催化中最本质的一步是反应物吸附在催化剂表面，对吗？（）A:错B:对答案:A5.催化学科需要用到以下哪些学科？（）A:金属有机化学B:物理化学C:化学工程D:表面科学答案:ABCD第二章测试1.以下对吸附位能曲线描述不正确的是（）A:化学吸附热一定大于物理吸附热B:分子在催化剂表面解离需要吸收能量C:吸附热的大小可以衡量吸附强弱的程度D:吸附位能曲线是来描述化学吸附过程的答案:D2.下列对吸附机理认识正确的是（）A:电子会优先占据所以成键轨道，再依次占据反键轨道B:对于单原子的吸附，如果反键轨道被电子占据，可能会削弱吸附过程C:催化剂一般只有一种活性中心，对特定的反应物起作用D:表面覆盖度只能用来描述气体在催化剂上的吸附过程答案:B3.对吸附态的表征有哪些（）。

A:红外光谱技术B:光电子能谱C:电子顺磁共振技术D:低能电子衍射答案:ABCD4.电子顺磁共振技术可以研究物质的磁性。

（）A:对B:错答案:A5.在数值上，脱附活化能等于吸附活化能与化学吸附热之和。

（）A:对B:错答案:A第三章测试1.下列对固体酸的活性与选择性说法正确的是（）A:烷基化反应需要酸浓度高的固体酸催化剂B:正碳离子中的正电荷受烷基的分散作用越大，正碳离子就越不稳定C:酸中心太强往往容易导致积碳发生D:氢转移反应有利于降低产物中烯烃含量，也导致积碳答案:CD2.烷基化油能减少废气排放，提高空气质量。

（）A:错B:对答案:B3.（）固体酸催化剂酸性常用表征方法A:Hammett法B:量热法C:固体核磁法D:吡啶吸附红法E:程序升温脱附答案:ABCDE4.酸催化反应中的催化裂化，用到的沸石分子筛是 A-型分子筛，对吗？（）A:对B:错答案:B5.烷基化反应的催化剂为酸型HZSM-5分子筛，对吗？（）A:错B:对答案:A6.软硬酸碱原则（SHAB原则）是：软酸与软碱易形成稳定的络合物，硬酸与硬碱易形成稳定的络合物，对吗？（）A:对B:错答案:A7.（）下列哪些盐是固体酸？A:CuSO4B:ZnSO4C:NiSO4D:FePO4答案:ABCD第四章测试1.Pt、Pd加氢活性最好的是哪一个晶面（）A:111B:110C:010D:100答案:B2.金属催化剂主要催化有和参与的反应。

2021年鲁教版九年级化学上册月考测试卷及答案【必考题】(时间：60分钟分数：100分)班级：姓名：分数：一、选择题（每小题只有1个选项符合题意。

共20小题，每题2分，共40分）1、对下列现象的微观解释不正确的是（）A．用水银体温计测量体温——温度升高，分子体积变大B．湿衣服晾在太阳底下干得快——温度升高，分子运动速率加快C．氧化汞受热后分解——分子在化学变化中可分D．氢气和液氢都可以作燃料——相同物质的分子，其化学性质相同2、“愚人金”实为铜锌合金，外观与黄金极为相似，常被不法商贩冒充黄金牟取暴利，下列关于鉴别“愚人金”与黄金的实验方案，合理的是①比较硬度，硬度小的是“愚人金”②灼烧，表面变色的是“愚人金”③浸没在稀硫酸中，表面有气泡产生的是“愚人金”④浸没在硫酸锌溶液中，表面附着白色物质的是“愚人金”A．①③B．②④C．①④D．②③3、“一带一路”是跨越时空的宏伟构想，赋予了古丝绸之路崭新的时代内涵。

下列通过古丝绸之路传到国外的发明和技术中不涉及化学变化的是（）A．使用火药B．指南针指引航海C．用泥土烧制陶瓷D．冶炼金属4、科学家合成了核电荷数为114的原子，该原子的相对原子质量为289，则该原子的中子数与电子数之差是（）A．114 B．61 C．175 D．2895、碳12是指含6个中子的碳原子。

下列对氧16和氧18两种氧原子的说法正确的是（）A．质子数相同B．质量相同C．电子数不相同D．16和18表示原子个数6、下列有关实验现象描述正确的是（）A．硫在氧气中燃烧产生淡蓝色的火焰B．红磷在空气中燃烧产生大量的白烟C．碳在空气中燃烧生成二氧化碳D．将铁丝伸入盛有氧气的集气瓶中剧烈燃烧7、空气是一种宝贵的资源，下列生产生活中用到的气体不是来自空气的是（）A．作为燃料电池燃料的H2B．手于生产氮肥的N2C．用于医疗急救的O2D．用于飞艇的He8、化学肥料是农作物的“粮食”。

下列关于化学肥料的说法正确的是（）A．尿素[CO(NH2)2]属于复合肥料B．大量施用化肥以提高农作物产量C．铵态氮肥与草木灰混用，会降低肥效D．棉花叶片枯黄，应施用硫酸钾等钾肥9、下列各组物质的溶液，需要另加其他试剂才能区别的是（）A．BaCl2、CuSO4、NaOH、NaCl B．Na2SO4、BaCl2、K2CO3、NaNO3C．FeC13、NaOH、H2SO4、Ba(NO3)2D．MgCl2、NaOH、HCl、Na2SO410、下图为钠的原子结构示意图。

1,2-丙二醇和乙二醇混合液与乙醛反应的反应条件分析摘要1,2-丙二醇（PG）与乙二醇（EG）混合液和乙醛在酸性阳离子交换树脂D072的催化作用下，通过缩醛反应生成2,4-二甲基-1,3-环氧戊环(24DMD)与2-甲基-1,3-二氧戊环(2MD)，该反应是可逆的醇醛缩合反应。

本文对该缩醛反应的反应条件行了研究，考察了催化剂使用量和原料配比对PG与EG转化率的影响，采用气相色谱分别测定了PG、EG和乙醛的转化率，分析实验数据，选取最优的反应条件。

实验结果表明：最佳的反应条件是，催化剂质量浓度是30g/L，原料配比是乙醛与EG和PG混合液体积比V乙醛：V(PG+EG)=2.5:1，该条件下PG的转化率达到88.36%，EG的转化率达到72.34%。

本文通过对PG、EG混合液缩醛反应条件的研究，为工业生产提供了参考数据。

关键词：缩醛反应、1,2-丙二醇、乙二醇、反应条件Reaction Conditions Analysis of 1,2-propylene alcohol and ethylene mixed liquor acetalABSTRACTUnder the catalytic reaction of acidic cation exchange resin D072，mixed liquor of 1,2 - propylene glycol (PG) and ethylene glycol(EG) and acetaldehyde generated 2,4 -dimethyl-1,3-epoxy-dioxolan(24DMD) and 2-Methyl-1，3-dioxolane(2MD) by aldolization，and this reaction is reversible aldol condensation reaction.This passage researched on the reaction conditions of the aldolization and the effects of the ratio of catalyst and material on the conversion ratio of PG andEG. We tested and analyzed the data of conversion ratio of PG, EG and acetaldehyde, and selected the best reaction condition.Experimental results showed that the catalyst mass concentration of 30g/L and volume ratio of acetaldehyde and the mixed liquor of EG and PG V acetaldehyde: V(PG+EG)=2.5:1 was the best reaction condition, and under this condition, the conversion ratio of PG and EG reached 88.36% and 72.34%.This passage provided essential reference data for industrial production by the research of aldolization reaction conditions of the mixed liquor of EG and PG.Keywords:Acetalization reaction;EG;PG;Reaction conditions目录第一章文献综述 (1)1.1 1,2-丙二醇 (1)1.1.1 1,2-丙二醇的物理性质 (1)1.1.2 丙二醇的生产方法 (1)1.1.3 丙二醇的用途 (3)1.2 乙醛 (4)1.2.1 乙醛的物理性质 (4)1.2.2 乙醛的生产方法 (2)1.2.3 乙醛的应用 (2)1.3乙二醇 (2)1.3.1 乙二醇的物理性质 (2)1.3.2 乙二醇的生产 (3)1.3.3 乙二醇的应用 (3)1.4 气相色谱 (3)1.4.1 气相色谱简介 (3)1.4.2 气相色谱的技术原理 (4)1.4.3 气象色谱的组成 (4)1.4.4 气相色谱仪结构图 (5)1.4.5 气质联用技术 (6)1.5 缩醛反应 (6)1.5.1 反应原理 (6)1.5.2 反应催化剂类型 (7)1.6 本文的主要研究内容 (7)第二章实验部分 (8)2.1实验试剂及仪器 (8)2.1.1 实验用催化剂 (8)2.1.2 实验主要试剂 (9)2.1.3 实验主要设备 (9)2.1.4 实验用玻璃仪器 (10)2.2 乙醛纯度的测定 (10)2.3 缩醛反应实验 (11)2.3.1 大孔树脂的预处理 (12)2.3.2 实验步骤 (12)2.3.3 催化剂使用量10g/L (13)2.3.4 催化剂使用量15g/L (13)2.3.5 催化剂使用量20g/L (14)2.3.6 催化剂使用量25g/L (14)2.4 气相色谱测定PG转化率 (14)2.4.1 色谱分析条件 (14)2.4.2 数据处理 (15)第三章结果与讨论 (17)3.1 催化剂使用量对PG、EG与乙醛转化程度的影响 (17)3.2 催化剂使用量与原料比例对PG、EG和乙醛转化程度的影响 (17)3.3 催化剂寿命考察 (19)第四章结论和建议 (21)4.1 结论 (21)4.2 建议 (21)参考文献 (22)致谢 (25)第一章 文献综述1.1 1,2-丙二醇1.1.1 1,2-丙二醇的物理性质1,2-丙二醇（PG ）简称丙二醇，分子式：CH 2OHCHOHCH 3，结构简式：H 2C C H CH 3OH OH ，外观是无色粘稠稳定的吸水性液体，几乎无味无臭。