表面反应顾名思义是指发生在固体或液体表面的反应,催化反应就是常见的表面反应。下面以催化反应为例,简单介绍一下表面反应的过程。accompany什么意思
一般情况下,为了提高催化反应的效果,催化剂会预先被加工成多孔的形式。上图中的washcoat surface就是表示这种多孔物质的外几何表面,在多孔物质的外几何表面上有许多小孔以增加物质的表面积,提高反应速率。一个典型的催化反应包括以下几步:
● 气体反应物分子通过边界到达催化剂的外表面(washcoat surface)。代沟英文
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avon● 气体分子从外表面进入扩散进入催化剂的内部小孔。尽管外表面也可能发生催化反应,但由于催化剂的大部分表面都是小孔的内表面,忽略外表面。computernetwork
furthermore● 反应物气体分子被催化剂表面吸收。
● 吸收的气体分子在催化剂表面发生反应,生成反应产物。考研大纲下载
● 反应产物从催化剂表面解吸附至催化剂内孔。floppy
● 反应产物从催化剂内孔扩散至催化剂外表面。
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● 反应产物从催化剂外表面回到气相物质中。
下图1是一个催化反应的过程示意图。
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图1 催化反应过程示意图
上图中步骤4中的物质就是所谓的“site”物质,包括反应物和产物两种,它显然不同于常见的物质分子。“site”英文意思是位置,不难理解这种“site”物质在反应中实际占据了一个表面上的“位置”。另外,表面的吸附能力显然应该是有限的,即可以理解为这种“位置”是有限的。很容易理解这种“位置”的具体数量应该与反应物和催化剂的性质密切相关,并与表面积的大小成正比,所以“site”的密度单位应当是“1/m2”。在忽略扩散效应的时侯,整个化学反应的速率应当受化学动力学,表面积和“site”物质密度的影响,因此应当指定反应的阿伦尼乌斯方程常数,表面积和相应的“site”物质的密度。
“bulk”的概念与“site”相对应,但不同的文献具体所指有所不同。CHENKIN软件将物质分为gas,site和bulk三种,此时bulk是指正常状态的液体和固体物质。BOOST软件所说的bulk概念则包含了正常状态的气体,液体和固体。