液态金属催化剂二维材料的点金石
第4章液态金属凝固的热力学和动力学
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
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
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。
第二部分 多相催化基础-金属催化剂及其催化过程
电子因素：过渡金属的化学性质与原子的 d 轨 道紧密联系着。 几何因素：金属的催化作用与其晶体结构、取 向、颗粒大小、分散度也说是晶体形式存在，呈现多晶结构，晶体表 面裸露着的原子可为化学吸附分子提供很多吸附中 心。 吸附中心的高密度、多样性是金属催化剂具有的优 点之一，同时也引起其本身的弱点的原因之一。可 以催化几个竞争反应同时发生，从而降低了目的反 应的选择性。 可以使双原子如H2、N2、O2等解离。
有d带空穴，因此能与被吸附的气体分子形成化学吸附键，
生成表面中间物种，使之具有催化性能。
对于 Pd 和 IB 族 (Cu、Ag、Au) 元素 d 轨道是填满的，但相
邻的S轨道上没有填满电子。在外界条件影响下，如升高
温度时d电子仍可跃辽到S轨道上，从而形成d空穴，产生 化学吸附。
影响金属催化剂性能的因素
CmH2n+m H2Om CO+(m+n)H2
CO+H2O CO2+H2 CO+3H2 CH4+H2O
烃类的蒸汽转化反应因原料烃的不同，所用催化剂也不同，但其活性组分 都是周期表中Ⅷ族过渡金属，目前工业上都用镍。蒸汽转化过程是在高温、 高压条件下进行的，所以要求载体必须能耐高温，机械强度好。常用氧化 铝、氧化镁、氧化硅等耐火材料作载体。为了提高催化剂的活性、稳定性、 抗硫性(硫使催化剂中毒)和抑制积炭，常加入助催化剂如氧化镁、氧化铝、 氧化铬、氧化钙等。
烃类-蒸汽转化
气态或液态烃，如天然气、焦炉气、石脑油等与一定比例的水蒸气，在高 温（700℃以上）下通过催化剂床，转化为氢、一氧化碳、二氧化碳和少量 甲烷混合物的反应过程。在工业上用于制造城市煤气和合成氨用的氢气。 主要反应包括： 副反应是积炭反应： 2CO C+CO2 CH4 C+2H2 CO+H2 C+H2O
2020年智慧树知道网课《金属材料科学基础》课后章节测试满分答案
面缺陷
线缺陷
B.体缺陷
C.点缺陷
11
【单选题】（10分） α-Fe是属于（）结构
密排六方
复杂立方
面心立方
体心立方
【单选题】（10分）
在体心立方晶胞中原子排列密度最大的晶向是（）
A.[110]
B.[010]
C.[111]
13【单选题】（10分）单晶体的性能特点是（）
A.
伪无向性
B.
各向异性
C.
各向同性
A.
0.74
0.86
0.77
D.
0.68
8
【多选题】（10分）位错运动形式有（）
A.
交叉滑移
B.
滑移
C.
攀移
9【单选题】（10分）两个晶向指数数字相同，但正负号相反，则这两个晶向的关系是（）
A.
相互垂直,但不相交
B.
相互平行，方向相反
C.
相互垂直,两者相交
D.
相互平行，方向相同
10
【单选题】（10分）晶体中的位错属于（）
成分
2
【单选题】（10分）
合金是指两种或两种以上的金属， 或金属与非金属， 经熔炼或烧结或用其他方法组合而成 的具有金属特性的（）
金属化合物
化合物
C.
物质
D.
相
3
【多选题】（10分）
相是合金中以界面相互分开的组成部分，其相同的是（）
A.
成分
B.
性能
C.
结构
D.
组元
4
【多选题】（10分）
影响固溶体溶解度的因素有（）
D.
切变共格
14
【单选题】（10分）
金属催化剂及其催化剂作用机理
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。
纳米催化剂及其应用
3 纳米催化剂的制备方法
3.6 离子交换法
首先，对沸石、 SiO2等载体表面进行处理 ,使H+、 Na+等活性较强的阳离子附着在载体表面上，然后将 此载体放入含 Pt(NH 3)5Cl2+等贵金属阳离子基团的 溶液中，通过置换反应使贵金属离子占据活性阳离子 原来的位置，在载体表面形成贵金属纳米微粒。
4.2 纳米催化剂在环境保护领域的应用
4.2.2汽车尾气处理
COx和NO气体是汽车尾气排放物中的主要污 染成分。负载 NCs Pt- γ-Al 2O3-CeO2有效地解决 了催化剂使用温度范围与汽车尾气温度范围不匹配 的问题，催化 CO转化率可高达 83%。
在存在氧气条件下， Pd-RhNCs 在CO氧化 过程中表现出很高的活性，而在无氧状态下， Pt-RhNCs 活性更高；对于 NO还原反应，无论 氧气存在与否， Pt-RhNCs 都表现出较高的催 化活性。此外，沉积在过渡金属氧化物 Fe2O3 上的纳米Au 微粒对于室温下 CO的氧化也具有 很高的催化活性。
1.3 纳米半导体粒子光催化剂
纳米微粒作为催化剂应用较多的是半导体光催化 剂，纳米半导体比常规半导体光催化活性高得多。
目前在光催化降解领域所采用的光催化剂多为 N型 半导体材料，如 TiO2、ZnO、Fe3O4、SnO2、 WO3、CdS等，但由于光腐蚀和化学腐蚀的原因 , 实用性较好的有 TiO2和ZnO，其中以TiO2的使用 最为广泛。
纳米催化科，研 究的内容涉及现代科技的广阔领域
? 纳米物理学 ? 纳米化学 ? 纳米材料学 ? 纳米生物学 ? 纳米电子学 ? 纳米加工学 ? 纳米力学
理论基础 最重要的内容
纳米材料的制备和研究是整个纳米技术的基础
聚离子液体固载金纳米粒子的制备及其催化性能
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。