固體表面題答案

《固體表面物理化學(xué)》小論文結(jié)合自己的科研項目，談?wù)劚砻婕夹g(shù)可以獲得哪些有用的信息？課題不固定，可以自己定。如果有初步的實驗結(jié)果，也可列舉。簡答列舉三位在表面化學(xué)領(lǐng)域獲得諾貝爾獎的科學(xué)家，并闡述貢獻。德國化學(xué)家奧斯特(WilheinOstwald)1909年獲得諾貝爾化學(xué)獎比較清晰地提出了催化作用的概念，研究催化劑，提出化學(xué)平衡和反應(yīng)速度的原理，發(fā)明了由氨氧化法制取一氧化氮等主要貢獻。美國化學(xué)家蘭繆爾(IrvingLangmuir)1932年獲得諾貝爾化學(xué)獎，首次提出原子清潔面概念并由此提出單層化學(xué)吸附，吸附位置，吸附等溫線;提出表面非均勻特性;提出化學(xué)吸附物種之間相互作用的催化機理，以及吸附偶極子之間的排斥作用等，構(gòu)成了固體化學(xué)的第一革命.德國化學(xué)格哈德?埃特爾(GerhardErtl)2007年獲得諾貝爾化學(xué)獎。埃特爾是最早認(rèn)識到現(xiàn)代表面研究技術(shù)在固體表面化學(xué)過程中巨大潛力的科學(xué)家之一。自上世紀(jì)60年代來，逐步建立了研究固體表面化學(xué)過程的方法學(xué)，通過利用多種研究技術(shù)的組合，在原子分子層次提供了一個表面化學(xué)反應(yīng)的完整圖像，為固體表面化學(xué)研究奠定了科學(xué)基礎(chǔ)。埃特爾的兩個最典型的貢獻是合成氨反應(yīng)過程的催化機理的認(rèn)識和表面非線性反應(yīng)動力學(xué)理論的建立。(10分)為什么普通光學(xué)顯微鏡的分辨率有限，而透射電子顯微鏡可以獲得遠(yuǎn)比光學(xué)顯微鏡高的分辨率？請詳細(xì)闡述。光學(xué)顯微鏡以可見光作照明束，透射電子顯微鏡則以電子為照射束，利用電子的波動性來觀察固體材料形貌、內(nèi)部缺陷和直接觀察原子結(jié)構(gòu)的儀器。光學(xué)顯微鏡其最大的分辨能力為0.2〃m，正常人眼的分辨能力為0.2mm，因此普通的光學(xué)顯微鏡只有1000倍。透射電子顯微鏡大采用5級透鏡放大，即中間鏡和投影鏡各有兩級。成像模式的總放大倍數(shù)：MT=M0-MILMI2-MP1-MP2盡管復(fù)雜得多，它在原理上基本模擬了光學(xué)顯微鏡的光路設(shè)計，簡單化的可將其看成放大倍率高得多的成像儀器。一般光學(xué)顯微鏡放大倍數(shù)在數(shù)十倍到一千倍。而透射電鏡的放大倍數(shù)在數(shù)千倍至一百萬倍之間。（15分）為什么可以通過紅外光譜研究毗啶在催化劑上的吸附，作為催化劑表面L酸和B酸判定的依據(jù)？請詳細(xì)闡述。（15分）C5H5N（pKB=9），堿性弱于NH3（pKB=5），它只同強酸中心反應(yīng)。基本理論依據(jù)是：1.C5H5N在氯仿中的紅外光譜；2.是C5H5N同典型的電子對受體BH3絡(luò)合物在氯仿溶液中的紅外光譜；3.在氯仿中C5H5N和HCl（給出質(zhì)子）形成（C5H5N：H+）Cl的紅外光譜。根據(jù)以上的3種光譜帶可以判別出催化劑表面的B酸和L酸。CHN：BH中的CHN類似于CHN吸附在L酸中心，而（CHN：H+）Cl類似于CHN吸附在B酸中心。在氯仿當(dāng)中的CHN相當(dāng)于物理吸附的C5H5N。因此利用在1640—1500cm-1和1500—1440cm-i范圍光譜上的差異可以區(qū)別物理吸附毗啶和配位到L酸中心的毗啶以及吸附在B酸中心的毗啶，其普帶如下表，即液體C5H5N面內(nèi)環(huán)變形振動吸收帶是1580cm-i和1572cm-i；吸附在B酸中心后，在1540cm-i出現(xiàn)特征峰。液體C5H5N的CH變形振動在1482cm-i和1439cm-i出現(xiàn)吸收峰，而吸附在L酸中心后，特征峰在1450cm-1.所以利用1540cm-i吸收帶表征B酸中心，1450cm-i吸收帶表征L酸中心。表3被吸附CsHsN的不同吸收帶的歸屬相互作用類型model9bmode]9amode8a-modesb物理吸附（室溫可抽除）PyPj1445cm-11490'em"1579cm-1bH-鍵（150t可抽除）Pyll'1450cm->149(P1595bL酸中心PyLiFyLir145714901615J625?1575"B酸中心PyB154014901640-1620闡述拉曼散射的原理，請結(jié)合能級圖表示。拉曼光譜和紅外光譜相比有何優(yōu)點？當(dāng)激發(fā)光與樣品分子作用時，樣品分子即被激發(fā)至能量較高的虛態(tài)（圖中用虛線表示）。左邊的一組線代表分子與光作用后的能量變化，粗線出現(xiàn)的幾率大，細(xì)線表示出現(xiàn)的幾率小，因為室溫下大多數(shù)分子處于基態(tài)的最低振動能級。中間一組線代表瑞利（Rayleigh）散射，光子與分子間發(fā)生彈性碰撞，碰撞時只是方向發(fā)生改變而未發(fā)生能量交換。右邊一組線代表拉曼散射，光子與分子碰撞后發(fā)生了能量交換，光子將一部分能量傳遞給樣品分子或從樣品分子獲得一部分能量，因而改變了光的頻率。能量變化所引起的散射光頻率變化稱為拉曼位

移。由于室溫下基態(tài)的最低振動能級的分子數(shù)日最多，與光子作用后返回同一振動能級的分子也最多,所以上述散射出現(xiàn)的幾率大小順序為：瑞利散射＞Stokes線＞反Stokes線。隨溫度升高，反Stokes線的強度增加。其原理圖如下所示：瑞利散射 拉景tw : 1 E=hv E=hv±A&F'虛態(tài)+■'基了心十1答案一：拉曼光譜和紅外光譜相比的優(yōu)點：.拉曼光譜的光譜范圍大：拉曼光譜的為40—4000cm-1紅外光譜的為400-4000cm-1所用的溶劑更方便：拉曼光譜可用水做溶劑，紅外光譜不能用水所用的容器更方便：做拉曼光譜時樣品可用玻璃瓶，毛細(xì)管等容器盛放直接測定，紅外不能用玻璃容器測定樣品制作簡單：做拉曼光譜時固體樣品可直接測定，做紅外光譜樣品需要研磨制成KBR壓片。答案二：IR使用的是紅外光，尤其是中紅外，好多光學(xué)材料不能穿透，限制了使用，而拉曼可選擇的波長很多，從可見光到NIR，都可以使用。用拉曼光譜分析時，樣品不需前處理。而用紅外光譜分析樣品時，樣品要經(jīng)過前處理，IR有時候相對比較的復(fù)雜，耗時間，而且可能會損壞樣品，但是拉曼并不存在這些問題。物理吸附和化學(xué)吸附的作用力都有哪些？詳細(xì)闡述物理吸附和化學(xué)吸附的區(qū)別。物理吸附的作用力：范德華力，靜電力，誘導(dǎo)力，色散力化學(xué)吸附力：價鍵力物理吸附和化學(xué)吸附的區(qū)別：吸附作用力的不同：物理吸附作用力主要是范德華力，化學(xué)吸附作用力主要是價鍵力。吸附熱的不同：物理吸附總是放熱的，化學(xué)吸附可能放熱也可能吸熱的，物理吸附熱比液化熱稍