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1. 什么叫表面驰豫？什么叫表面重构？在催化研究中如何利用这两种过程？答案1：表面结构重构：是指表面结构和体结构出现了本质的不同。
重构通常表现为表面超结构的出现，即两维晶胞的基矢按整数倍扩大，理想的晶体表面具有二维周期性，其单位网格由基矢决定。
由于表面原子受力的情况与体内不同，或由于有外来原子的吸附，最表面层原子常会有垂直于或倾斜于表面的位移，表面下的数层原子也会有垂直或倾斜于表面的位移，这种现象称为表面再构。
表面结构弛豫：是指表面结构与体内基本相同，但点阵参数略有差异，特别表现在垂直于表面质点方向上的法向弛豫。
表面原子只有垂直于表面的运动，则称为表面驰豫。
表面驰豫特点：a、表面原子局部调整，表面原子凹凸不平；b、表面对称性改变，周期性差。
反应往往是在表面进行，在选择某催化剂之后，提高催化剂的催化效率的一个重要方法就是改变其表面，通过控制弛豫和重构的形成过程，得高活性表面结构，从而提高催化剂性能。
答案2：表面驰豫是表面层微小的重排，然而可能有积极的意义，对金属表面来说是常见的，它涉及到垂直于表面的层间距的调整，但是没有平行于表面的周期性和表面对称性的变化。
表面重构是一个更容易观察到的效应，涉及到比较大的（仍然是分子尺度）表面原子的移位，并且包含表面结构的周期性的改变。
表面驰豫和表面重构都是为达到降低表面自由能的目的，表面原子位置发生的局部调整。
表面重构使悬挂键的数目减少，使活性降低，这对催化剂来讲是不利的，我们应该尽量缓解这种现象。
可以利用表面重构来改变催化分散方式，从而提高催化剂的性能。
2.试比较物理吸附、化学吸附的异同点？如何理解物理吸附的普遍性和化学吸附的特殊性？答案1：化学吸附是由吸附质与吸附剂分子间发生化学键作用所引起的吸附现象；物理吸附也称范德华吸附，它是由吸附质和吸附剂分子间作用力所引起，此力也称作范德华力；无论是物理吸附，还是化学吸附，吸附都是发生在吸附剂表面的一种表面现象。
物理吸附与化学吸附的不同点如下：物理吸附的活化能非常低，一般都可以自发进行，且由于物理吸附力是分子间力，所以吸附没有选择性，这都体现了物理吸附的普遍性；而化学吸附总需要克服价层电子间的相互排斥作用，需要一高的活化能，且化学吸附由于在吸附剂和吸附质之间形成化学反应，所以化学吸附具有很强的的选择性，这体现了其特殊性。
固体表面化学
从定义上来说，固体表面化学涉及到物质、物质结构、物质的特性与表面实验的关系以及表面科学的实际应用。
因此，固体表面化学涵盖了很多领域，包括结构，形成，加工，表面电荷调整，固体接触，疏水性，润湿性，抗污性，涂料加工，纳米技术，生物表面科学，表面活性剂，生物传感器，表面功能材料等。
固体表面化学技术是表面科学研究中重要的一个方面，它涉及到表面科学多个主题，其研究主要用于理解表面现象、识别和改变表面结构以及控制表面问题。
固体表面化学可以帮助我们更好地理解材料特性，改善表面和界面特性，以及更有效的利用材料的表面能力来实现特定的应用。
固体表面化学的研究方法可以分为理论模拟、表面分析和实验试验三类，理论模拟可以通过计算机对表面及界面问题进行模拟研究，揭示表面现象的机制；表面分析可以从空间结构、物理特性及化学特性等方面对表面进行详尽的分析；实验试验则可以针对表面的某一特性采用精确的实验方法研究。
固体表面化学的应用范围非常广泛，除了在日常生活中的各种工业应用外，它还可以用于农业，石油和化工，涂料和润湿剂，生物技术，环境保护等领域，从而满足实际应用的需求。
综上所述，固体表面化学是一门涵盖面广，研究多方面，应用广泛的学科，它以表面科学和表面活性特性为研究对象，综合物理、化学及材料科学等研究起来分析和解决表面科学问题，在各种工业、农
业、石油、化工、涂料、生物技术、环境保护等领域有着广泛的应用。
1、从催化作用的角度，谈谈高分散金属催化剂上，金属原子如何排列？(1)催化反应过程中，要完成催化作用，反应物分子必须被吸附到金属活性位上。
被吸附的反应物分子数量越多，活化的几率就越高，相应生成物也越多。
所以，金属表面的吸附性能很重要，关系到催化剂的选择性和催化效率的高低。
(2)在催化剂表面金属原子的排列有三种类型，处于晶角，晶棱和晶面上三种。
金属原子的吸附性与原子的不饱和度是成正相关的，而处于晶角和晶棱上的金属的不饱和度比晶面上的要高，另外，如果金属出现晶格缺陷时，也会提高不饱和度，从而提高吸附性能。
(3)所以，一定程度上，金属催化剂上金属原子排列的越不规整，边，角，褶皱等处的原子越多，则这种金属催化剂的吸附性就好，其催化性能也会相应提高。
2、从表面热力学角度出发，谈谈高分散金属催化剂上，金属原子如何排列才能达到最佳？从表面热力学角度讲，比表面积越低，表面自由能越低，表面就越稳定。
经验的规律是：高的表面原子密度和表面原子的高配位数。
这可以通过减小晶粒的比表面积并且确保只有低表面自由能的表面暴露在外来实现。
球型催化剂最稳定，但考虑到活性的因素，金属颗粒通常被做成削角八面体的3. 什么叫表面驰豫？什么叫表面重构？在催化研究中如何利用这两种过程？弛豫是指一个平衡体系因受外来因素快速扰动而偏离平衡位置的体系，在新条件下趋向新平衡的过程，如果表面原子只有垂直于表面的原子，则称为表面弛豫；表面重构是由于表面原子受力的情况与体内有所不同，或者由于有外来原子的吸附，最表面原子常有垂直于或倾斜与表面的位移，表面下的数层原子也会有垂直于或倾斜与表面的位移的现象，重构后周期性损失，相邻原子键合或形成悬挂键，表面自由能降低，使得体系稳定。
反应往往是在表面进行，在选择某催化剂之后，提高催化剂的催化效率的一个重要方法就是改变其表面，通过控制弛豫和重构的形成过程，得高活性表面结构，从而提高催化剂性能。
弛豫和重构过程的细节了解对改善催化剂操作性能具有关键的作用，重构促进并稳定了对催化剂的修饰，反之若重构起破坏作用，就要设法抑制它。
1. 由于固体表面原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同，由于悬挂键导致的化学性质活泼，以及周期性的势场中断导致的表面电子状态差异，固体表面形成很多导致表面形貌非均匀性的元素。
2. 体心立方 body-centred cubic
面心立方 face-centred cubic
简单立方 simple cubic
3. 面间距=a/(h 2+k 2+l 2)1/2=a/3
4.
5.⎢⎣⎡=⎥⎦⎤⎢⎣⎡0221b b ⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⎥⎦⎤2130a a 6. 减少表面积，表面吸附物质或形成表面氧化膜
7. 表面原子的受力情况和体内不同造成的表面原子层相对于体内原子层的整体移动以降低体系的能量，而表面原子的近邻数和旋转对称性均不改变的现象，这种现象称为表面弛豫。
晶体表面不是简单的三维晶格的终止,而是一种特殊的相——表面相。
在表面相中原子的排列和化学组成与体内不完全相同。
如果体内与表面平行的晶面上的2个基矢是为a1和a2, 则表面二维晶格的基矢为可能与此不同的a1s和a2s，这就称为表面再构现象。
固体化学表面化学在固体化学中，表面化学是一个重要的研究领域。
固体材料的性质往往受到其表面的影响，因此了解和控制固体表面的化学特性对于开发新材料和改进现有材料具有重要意义。
本文将介绍固体化学中的表面化学方面的基本概念和研究方法。
一、表面性质的重要性固体材料的表面与其内部结构不同，表面上的原子和分子往往比内部的原子和分子更加活跃。
这是因为固体表面与外界环境接触，表面上的原子和分子容易与周围的分子发生相互作用。
固体材料的许多性质如反应活性、吸附特性和光电性能等与其表面的化学性质密切相关。
因此，在研究固体材料时，了解和理解其表面化学是非常重要的。
二、表面化学的基本概念表面化学是研究固体表面上化学反应和物理现象的学科。
在固体化学中，表面化学主要关注以下几个方面：1. 表面吸附：在固体表面上，吸附现象是非常常见的。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
物理吸附是分子间力，如范德华力、静电力等引起的吸附。
化学吸附则是由于吸附分子和固体表面发生化学反应而引起的吸附。
表面吸附现象在催化、气体吸附和分离等方面具有重要应用。
2. 表面反应：表面反应是指在固体表面上的化学反应。
与液体相比，固体表面上分子间距离较小，因此固体表面上的化学反应速率较高。
表面反应在催化、腐蚀、电化学等领域中具有重要应用。
3. 表面能：表面能是指固体表面和外界之间交换能量的难易程度。
表面能与物质的表面化学特性密切相关。
表面能的测定和控制对于制备具有特定表面性质的材料非常重要。
三、表面化学的研究方法固体化学中的表面化学研究需要使用各种仪器和技术来描述和分析固体表面的化学特性。
以下是一些常用的表面化学研究方法：1. 表面分析技术：表面分析技术用于研究固体表面组成、形貌和结构等方面的特性。
常用的表面分析技术包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和能谱分析等。
2. 吸附测量：吸附测量用于研究固体表面上分子的吸附行为。
无机材料物理化学固体表面与界面在材料科学的世界中，无机材料物理化学是一个极其重要的研究领域，特别是在固体表面与界面方面的研究。
这些研究涵盖了各种无机材料，包括金属、非金属、半导体和绝缘体等，它们的表面和界面行为对材料的性质和性能有着深远的影响。
我们来看看固体表面的物理化学。
固体表面是一个具有特殊结构和性质的相，它与相邻的介质（如气体、液体或另一种固体）相互作用。
这种相互作用会影响材料的润湿性、吸附性、反应性以及电子传输等性质。
例如，通过改变表面的粗糙度或化学活性，我们可以控制材料表面的润湿性，进而影响其与液体的相互作用。
界面在无机材料中同样扮演着重要的角色。
在无机材料中，界面可以是两种不同材料之间的接触面，也可以是同一材料不同晶面之间的接触面。
这些界面上的原子排列和电子结构会不同于体相材料，从而影响材料的物理和化学性质。
例如，石墨烯和氮化硼之间的界面可以影响电子传输和热导率。
我们还研究了固体表面和界面在光电、催化、储能等领域的应用。
这些应用需要我们对材料的表面和界面性质有深入的理解，才能实现高效的能量转化和优异的性能。
例如，在太阳能电池中，我们需要优化半导体材料的表面结构以增加光吸收和载流子分离效率；在催化剂中，我们需要理解表面结构对反应活性的影响以设计高效的催化剂。
无机材料物理化学中的固体表面与界面研究为我们提供了理解和控制材料性质的新途径。
通过深入了解材料的表面和界面性质，我们可以设计出具有优异性能的新材料，并优化其在能源、环保、信息技术等领域的应用。
在过去的几十年中，纳米科技的发展取得了令人瞩目的成就。
无机纳米材料，作为一种重要的纳米科技领域，具有许多独特的物理、化学和机械性质，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
然而，由于其表面能高，无机纳米材料容易团聚和稳定性差，这限制了其实际应用。
为了解决这些问题，表面修饰改性成为了一种有效的手段。
通过对无机纳米材料进行表面修饰改性，可以有效地提高其稳定性、相容性和生物活性，从而进一步拓展其应用范围。
TUT固体表面化学表面物理化学内容(1) 固体表面化学的发展史，并介绍我们所会遇到的各种表面和界面以及包括吸附等表面学科领域里的概念和研究技术。
(2) 固态化学基础知识，包括固体的晶体结构以及电性质。
(3) 固体表面结构，包括清洁表面和吸附物结构。
(4) 固体表面的热力学性质，特别强调表面偏析现象的本质。
(5) 表面原子在其晶格位置的振动和沿表面的运动，即表面扩散等。
(6) 表面电性质包括空间电荷效应，电子理论等。
(7) 化学键的本质，涉及吸附物与表面、吸附物与吸附物之间的相互作用等。
(8) 表面催化的基本概念以及典型的催化反应。
参考书目1. G. A. Somorjai, Introduction to Surface Chemistry and Catalysis. 1994, John Wiley& Sons Inc., New York.2. 丁莹如，秦关林，固体表面化学，1988，上海科技出版社3. 吴清辉，表面化学与多相催化，1991，化学工业出版社4. G. A. Somorjai, Chemistry in Two Dimensions, Surfaces, Cornell University Press, 1981.5. 表面化学与多相催化，图书6. 固体表面化学，超星图书7.表面化学物理[美] S.ROY MORRISON8.表面物理化学，谈慕华，黄蕴元9. 化学吸附的量子力学绘景，张辉刘士阳张国英，科学出版社10, 二维表面化学11, 高等学校教材固体物理教程，10072321Surfaces and Interfaces of Solid Materials (Springer Study edition) by H. Luuth. An excellent book, mostly focused on the surfaces of semiconductors.Modern Techniques of Surface Science (Cambridge Solid State Science Series) by T. A. Delchar, and D. P. Woodruff.A very good book which is mainly concerned with technique (as the titleindicates). If you work in the field this book is a “must”.Physics at Surfaces (Cambridge Univ. Press) by A. Zangwill. This book is complementary to the first. It is more about theory andconcepts than about technique. It is rather old but I think it is one of the best books one can buy.Concepts in Surface Physics (Springer Series in Surface Sciences) by M.C. Desjonqueres,D. Spanjaard. A modern and theory-focused book.内容Contents第一章引言Chapter 1 Surfaces-An Introduction第二章固体化学基础Chapter 2 An Introduction to Solid State Chemistry 第三章表面结构Chapter 3 Surface Structure第四章表面热力学Chapter 4 Surface Thermodynamics第五章表面动态学Chapter 5 Surface Dynamics第六章表面电性质Chapter 6 Electrical Properties of Surfaces 第七章表面化学键Chapter 7 Chemical Bonding on Surfaces 第八章表面催化作用Chapter 8 Catalysis on Surfaces1915 年Wolfgang Ostwald提出胶体和表面化学问题；”world of neglected dimensions” 经典的原子理论和胶体概念无法解释Chapter 1 Surfaces-An Introduction1.1 Historical perspectives1.2 Concepts related to solid surfaces1. Surface density2. Dispersion3. Thin films4. Internal surface5. Adsorption1.3 Unique features of solid surfaces1.4 Method for surface characterizations1.1 Historical PerspectiveBerzelius first used the “catalysis”in 1836认为是一未知的力(catalytic force)J. J. Berzelius (1779~1848)1823年J. W. D öbereiner 用Pt 表面催化H 2和O 2的反应Wilhelm Ostwald (1835~1932)Ostwald (1909 Nobel Prize) 比较清晰地提出催化作用的概念，并预言催化将在化学的各领域得到广泛认知，在工业中得到广泛应用Josiah Willard Gibbs, 1839-1903年化学热力学和统计热力学的奠基人Gibbs, 1877年提出适用于表面相的热力学理论Ostwald称赞Gibbs:从内容到形式，他赋予物理化学整整一百年Irving Langmuir, 1881-1957Nobel Prize (1932)它的主要贡献是：（1）发明了充惰性气体的灯泡，延长了灯泡寿命；（2）发明了人工降雨；（3）提出了单分子层吸附理论，设计出研究表面张力的“表面天平”；（4）首创了表面化学和等离子体物理学等新学科；（5）发明了高真空计和水银扩散泵等。
第二章固体表面的物理化学特性1：表面：一种凝聚态物质与另外的物质或者真空之间的过渡区域，一般有一个或者几个原子组成（0.5~10nm）（表面原子近程有序）2：范德瓦尔斯键：固体中的原子、离子、或分子之间存在一定的结合键，这种结合键与原子结构有关，最简单的固体可能是凝固太的惰性气体，惰性气体因其原子外壳电子层已经填满而呈稳定状态，通常惰性气体原子之间的结合键非常微弱，只有处于很低的文ushi才会液化和凝固，这种结合键称为范德瓦尔斯键，处惰性气体外，许多分子之间也可通过这种键结合为固体。
分子间和氢键都属于物理键或次价键3：氯化钠固体是离子键结合的，硅石共价键结合，铜是金属键结合，这三种间都较强，铜属于化学键或主价键。
4：常见金属的晶体结构主要有三种：面心立方（fcc）、密排六方（hcp）、体心立方（bcc）。
5：表面能：要形成新的表面，需要外界提供能量，是一些键发生断裂。
6：固体材料的界面有三种：表面（固体材料与气体或液体的分界面）；晶界（多晶材料内部成分、结构相同而取向不同地晶粒或亚晶之间的界）；相界（固体材料中成分、结构不同地两相之间的界面）。
7：理想表面：一种理论上认为的结构完整的二维点阵平面，表面的原子分布位置和电子密度都和体内一样。
8：清洁表面：是指在特殊环境中经过特殊处理后获得的表面，是不存在吸附、催化反应或杂质扩散等物理、化学效应的表面。
（其结构式TLK模型P23）9：晶体表面达到稳定态的方式：自行调整；依靠表面的成分偏析。
10：θ<90°称为润湿，θ>90°称为不润湿。
11：表面电子态（表面态）：能带其电子态就会和体内布洛赫波连结起来，在体内便有不为零的几率分布，严格说这就不是表面态，这称为表面共振。
12：表面态分类：外诱表面态；本征表面态。
13：表面态和界面态的重要性：表面的原子排列与体内不同；从电荷的分布来看，表面局部电子态波函数自最外一层原子面分别向体内和真空呈指数衰减，分布在表面两侧约1~1.5nm 范围内；表面态（或零界态）对半导体材料和器件的性质，尤其是对表面电导和光学性质有重大影响。
