金属材料表面
金属材料的表面处理工艺
金属材料的表面处理工艺一、引言金属材料的表面处理工艺是指对金属材料表面进行加工和改性处理，以提高其机械性能、耐腐蚀性能和美观度等方面的工艺。
这些工艺包括机械加工、化学处理、电化学处理等。
本文将重点介绍几种常见的金属材料表面处理工艺。
二、机械加工1. 磨削磨削是通过磨具对金属材料表面进行加工，使其达到一定的粗糙度和平整度。
常见的磨具有砂轮、切割盘、钻头等。
磨削可以去除金属表面的毛刺和氧化物，并且可以使其表面更加光滑。
2. 抛光抛光是通过使用抛光布或者抛光液对金属材料进行加工，以获得更高的平整度和更好的光泽度。
抛光可以使金属表面更加平整，同时还可以去除一些小坑洼和氧化物。
三、化学处理1. 酸洗酸洗是将金属材料浸泡在酸性溶液中，以去除其表面的氧化物和污垢。
酸洗可以使金属表面更加干净，并且可以提高其耐腐蚀性能。
2. 镀锌镀锌是将金属材料浸泡在含有锌离子的溶液中，以在其表面形成一层锌层。
锌层可以防止金属材料被氧化和腐蚀，同时还可以提高其美观度。
四、电化学处理1. 电镀电镀是将金属材料浸泡在含有金属离子的溶液中，然后通过电流作用将金属离子还原成金属元素，并沉积在金属材料表面上。
电镀可以提高金属材料的耐腐蚀性能，并且可以使其更加美观。
2. 电解抛光电解抛光是通过在弱碱性溶液中进行电解，使得阳极上的氧化物被还原为氧气并释放出来，同时也会去除一些小坑洼和毛刺。
这种方法适用于不同种类的金属表面处理。
五、总结以上介绍了几种常见的金属材料表面处理工艺，每种工艺都有其特点和优缺点。
在实际应用中，需要根据具体情况选择最适合的表面处理方法，以提高金属材料的性能和美观度。
简述金属材料表面主要的处理方法
简述金属材料表面主要的处理方法【摘要】金属材料表面处理方法是为了改善其性能和耐久性，主要包括机械处理、化学处理、电化学处理、热处理和涂层处理。
机械处理方法包括抛光、打磨和喷丸等，可以去除表面缺陷和提高光洁度。
化学处理方法涉及酸洗、镀锌和电镀等，可以防止金属氧化和腐蚀。
电化学处理方法主要是阳极氧化和阳极保护，能够提高金属表面的硬度和耐蚀性。
热处理方法通过调整金属结构和组织，提高其强度和耐磨性。
涂层处理方法包括涂漆、喷涂和镀层等，可以形成保护膜隔绝外界环境。
不同处理方法各有优缺点，未来发展方向是将多种方法相结合，实现表面处理的综合效果。
【关键词】金属材料，表面处理，机械处理，化学处理，电化学处理，热处理，涂层处理，优缺点，发展方向1. 引言1.1 研究背景金属材料在工业生产和日常生活中扮演着重要角色，其表面处理对金属材料的性能和应用有着至关重要的影响。
金属材料表面处理是在金属材料表面施加特定的物理、化学或电化学方法，以改善其表面性能和延长使用寿命的过程。
随着工业技术的不断进步和人们对产品质量要求的提高，金属材料表面处理方法也在不断创新和发展。
传统的金属材料表面处理方法主要包括机械处理方法、化学处理方法、电化学处理方法、热处理方法和涂层处理方法。
每种处理方法都有其独特的优势和适用范围，可以根据具体的应用要求选择合适的方法。
通过对金属材料表面的处理，可以增加其表面硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能，提高其使用寿命和使用性能，满足不同工业领域的需求。
深入研究金属材料表面主要处理方法及其优缺点，对于提高金属材料的品质、推动工业技术进步具有重要意义。
本文将对金属材料表面处理方法进行简要介绍和分析，探讨不同处理方法的特点与应用，为金属材料表面处理技术的发展提供参考和借鉴。
1.2 研究目的金属材料表面处理方法的研究目的主要包括以下几个方面：提高金属材料的耐磨性和耐腐蚀性，增强金属材料的机械性能，改善金属材料的外观和表面质量，延长金属材料的使用寿命，提高金属材料的可持续利用率，满足不同工业领域对金属材料表面性能的需求，以及探索新型表面处理技术，推动金属材料表面处理领域的技术创新与发展。
简述金属材料表面主要的处理方法
简述金属材料表面主要的处理方法1. 引言1.1 金属材料表面处理的重要性金属材料表面处理的重要性在整个制造和工程领域中占据着至关重要的地位。
表面处理是指在金属材料表面进行一系列加工、处理或涂覆的工艺，目的是改善金属材料的性能和外观。
金属材料的表面处理可以提高金属材料的耐腐蚀性、硬度、耐磨性、耐久性等物理性能，同时还可以改善金属材料的外观质量，增加美观度和使用寿命。
1. 提高金属材料的耐腐蚀性。
金属材料在实际使用过程中，往往会受到氧化、腐蚀等因素的影响，通过表面处理可以形成一层保护层，有效延长金属材料的使用寿命。
2. 改善金属材料的抗磨损性。
金属材料经过表面处理后可以增加硬度和耐磨性，提高其在摩擦、磨损等环境下的使用性能。
3. 提高金属材料的外观质量。
通过表面处理可以使金属材料外观更加光滑、美观，提升产品的档次和价值。
4. 促进金属材料的功能性发挥。
不同的表面处理方法可以给金属材料赋予不同的功能，比如电化学处理可以提高金属材料的电导率和导热性能。
综上所述，金属材料表面处理对于提高金属材料的性能和品质具有重要意义，广泛应用于各个领域的金属制造和加工过程中。
2. 正文2.1 机械加工机械加工是金属材料表面处理中一种常用的方法。
通过机械加工，可以对金属材料的表面进行去除、修整、打磨等操作，使其表面光洁、平整。
常见的机械加工方法包括磨削、铣削、车削、拉削等。
磨削是一种常见的机械加工方法，通过磨削工具对金属材料表面进行磨削，去除表面毛刺和凹凸不平，提高表面质量。
铣削是通过铣削刀具对金属材料进行切削，使其表面平整。
车削是通过车刀对金属材料进行切削，达到修整表面的目的。
拉削则是将金属材料拉伸至所需形状，去除表面缺陷。
机械加工可以有效地改善金属材料表面的质量和精度，提高其耐磨性和耐腐蚀性。
机械加工还能够调整金属材料的形状和尺寸，满足不同工程需求。
在金属材料表面处理中，机械加工常与其他处理方法结合使用，以实现更好的处理效果。
金属材料表面处理技术的使用方法与注意事项
金属材料表面处理技术的使用方法与注意事项在现代工业生产中，金属材料的表面处理技术起着至关重要的作用。
通过适当的表面处理，可以提高金属材料的耐腐蚀性、机械性能和装饰效果，延长使用寿命，并满足特定的功能和外观要求。
本文将介绍金属材料表面处理技术的使用方法和注意事项。
一、常见的金属材料表面处理技术1. 喷涂工艺：喷涂是一种常见且简便的金属材料表面处理方法。
在这种工艺中，通过喷涂设备将涂料均匀地喷涂在金属物体表面，形成保护膜。
喷涂可以提供耐腐蚀、耐磨损和装饰性能。
常用的喷涂方法包括电泳涂装、喷粉涂装和喷涂。
2. 镀层工艺：镀层是在金属表面上电化学沉积一层金属薄膜的方法。
通过这种工艺可以改善金属的耐腐蚀性能、机械性能和外观效果。
常见的金属镀层方法包括镀铬、镀镍、镀锌等。
3. 氧化工艺：氧化是指金属表面与氧气反应生成氧化物层的过程。
氧化可以增加金属材料的耐腐蚀性能和装饰效果。
常见的氧化方法包括阳极氧化和化学氧化。
4. 热处理工艺：热处理是通过控制金属材料的加热和冷却过程，使其获得特定的力学性能和组织结构。
热处理可以改善金属材料的强度、韧性和耐磨性。
常见的热处理方法包括退火、正火和淬火。
二、金属材料表面处理技术的使用方法1. 选择合适的表面处理技术：在进行金属材料表面处理之前，需要根据金属材料的特性、使用环境和要求，选择合适的表面处理技术。
不同的表面处理技术适用于不同的金属材料和应用场景，例如，喷涂适用于大面积物体，而镀层适用于需要改善耐腐蚀性能的材料。
2. 准备工作：在进行金属材料表面处理之前，需要做好准备工作。
首先，要对金属材料进行清洗，去除表面的油污、杂质和氧化物。
然后，进行必要的预处理，如蚀刻、激活和除锈等，以提高表面处理效果。
3. 控制处理参数：在进行金属材料表面处理时，需要控制好处理参数，如处理时间、温度、涂料涂布量等。
不同的处理参数会对金属材料的性能产生不同的影响。
因此，在实际操作中需要根据具体情况进行优化和调整。
简述金属材料表面主要的处理方法
简述金属材料表面主要的处理方法金属材料是一种常见的材料，其表面处理对于提高其性能及延长使用寿命至关重要。
金属材料表面处理的方法种类繁多，主要包括电镀、喷涂、激光处理、化学处理等多种方法。
本文将简要介绍金属材料表面处理的主要方法及其特点。
电镀是一种将金属离子沉积在金属基材表面的方法。
通过电化学反应，在金属基材表面形成一层均匀、致密的金属镀层，可以提高金属基材的耐腐蚀性能、磨损性能和外观质量。
常见的电镀方法包括镀铬、镀镍、镀铜等。
镀铬通常用于提高金属表面的硬度和耐磨性，镀镍通常用于提高金属表面的耐腐蚀性能，而镀铜则可以美化金属表面，提高其观赏性。
喷涂是一种利用喷枪将涂料喷涂在金属基材表面的方法。
喷涂可以形成一层均匀的涂层，可以提高金属基材的防腐蚀性能、防火性能和耐磨性能。
常见的喷涂方法包括热喷涂和冷喷涂。
热喷涂是利用火焰或等离子束将金属粉末或线材熔化喷涂在金属基材表面，形成坚固的涂层；冷喷涂是利用高速气流将金属粉末或固体颗粒喷涂在金属基材表面，形成致密的涂层。
激光处理是一种利用激光在金属表面进行熔化、深层渗透以及化学反应的方法。
激光处理可以显著提高金属表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能，同时可以实现对金属表面的精密加工和图案制作。
激光处理的特点是加工精度高、加工效率高、对金属基材影响小，因此在航空航天、汽车制造、电子设备等领域得到广泛应用。
化学处理是一种利用化学方法改变金属表面物理和化学性质的方法。
化学处理可以使金属表面形成一层化学稳定的保护膜或改变金属表面的化学成分，从而提高金属基材的耐腐蚀性能、耐磨性能和润滑性能。
常见的化学处理方法包括酸洗、磷化、阳极氧化等。
酸洗是采用酸性溶液去除金属表面的氧化皮和杂质，可以清洁金属表面并提高其表面粗糙度；磷化是利用磷酸盐溶液在金属表面形成磷化物保护膜，可以提高金属表面的耐腐蚀性能；阳极氧化是利用电解氧化法在金属表面形成氧化膜，可以提高金属表面的硬度和耐磨性能。
除了上述几种方法外，还有许多其他金属表面处理的方法，如氮化、硬质合金堆焊、表面激光合金等。
金属材料的表面处理与防腐蚀措施
金属材料的表面处理与防腐蚀措施金属材料是各行各业中最常用的材料之一，但由于金属易与环境中的氧气、水分、酸碱等发生反应，导致表面氧化、腐蚀等问题，降低了金属材料的使用寿命和性能。
因此，进行表面处理和采取防腐蚀措施显得尤为重要。
本文将介绍金属材料表面处理和防腐蚀措施的一些常用方法。
一、化学处理1. 清洗清洗是金属材料表面处理的第一步，通常使用溶剂、碱性或酸性洗涤剂清除表面的油污、灰尘等杂质，以保证金属材料表面干净。
2. 酸洗酸洗是一种常见的表面处理方式，可以去除金属表面的氧化皮、锈蚀等物质。
常用的酸洗剂有盐酸、硫酸等，根据不同金属材料的特性选择合适的酸洗剂，进行适度的酸洗处理。
3. 阳极氧化阳极氧化是一种常用的铝材表面处理方法，通过在硫酸或草酸等电解液中施加电流，形成致密的氧化层，增加金属材料的耐腐蚀性和耐磨性。
二、物理处理1. 砂光抛光砂光抛光是通过砂纸、砂轮等工具对金属表面进行磨砂，消除表面的凹痕、划痕，提高金属表面的光洁度。
2. 电镀电镀是将金属材料浸入电解液中，通过电流的作用在金属表面沉积其他金属的方法。
电镀可以增加金属的抗腐蚀性、硬度和美观性，常用的电镀材料有铬、镍、锌等。
三、防腐蚀措施1. 涂层材料涂层材料是一种常见的防腐蚀措施，通过在金属表面涂覆一层特殊材料来提高金属材料的耐腐蚀性和外观。
常用的涂层材料有漆、油漆、聚氨酯、环氧等材料。
2. 防腐蚀涂料防腐蚀涂料是一种专门用于金属表面的防腐蚀涂层，具有良好的防腐蚀性能和耐候性能。
根据金属材料的使用环境和要求选择合适的防腐蚀涂料。
3. 金属涂层金属涂层是一种通过电镀、喷涂等方法在金属表面形成一层金属保护层的措施。
金属涂层可以提高金属材料的抗腐蚀性、耐磨性和导电性。
综上所述，金属材料的表面处理和防腐蚀措施是确保金属材料使用寿命和性能的重要环节。
通过化学处理、物理处理以及采取一系列的防腐蚀措施，可以有效地保护金属材料免受氧化、腐蚀等影响，延长其使用寿命，提高其性能和美观度。
金属材料表面处理技巧
金属材料表面处理技巧金属材料表面处理是提高金属材料性能并延长使用寿命的重要工艺。
它涉及到对金属表面的清洁、涂覆、抛光等一系列工艺，旨在改善金属表面的质量和性能。
本文将介绍几种常见的金属材料表面处理技巧。
一、清洁技巧清洁是金属材料表面处理的基础工艺，它可以去除金属表面的氧化皮、油污和其他杂质，使金属表面得到净化。
常见的金属材料清洁技巧包括机械清洗、化学清洗和电化学清洗。
机械清洗是通过使用刷子、抛光剂等物理手段将污垢从金属表面去除。
化学清洗则使用酸、碱等化学物质来溶解金属表面的污垢。
而电化学清洗则利用电化学反应将金属表面的杂质转移到电解液中，实现清洁效果。
二、涂覆技巧涂覆是为了保护金属材料表面，增加其耐腐蚀性和耐磨性。
常见的涂覆技巧包括电镀、喷涂和热浸镀。
电镀是利用电解液中的金属离子在金属表面沉积形成一层保护膜，使金属表面获得耐腐蚀性。
喷涂则是通过喷涂设备将涂料均匀地喷洒在金属表面，形成保护膜。
热浸镀则是将金属材料浸入熔融的金属中，使金属表面形成保护层。
三、抛光技巧抛光是为了提高金属材料表面的光洁度和光亮度，常见的抛光技巧包括机械抛光、化学抛光和电解抛光。
机械抛光是利用机械设备和磨料将金属表面的微小凹凸处磨平，使表面光滑。
化学抛光则通过化学溶液中的化学反应去除金属表面的氧化物，获得光亮的金属表面。
电解抛光则是通过电解过程将金属表面的氧化物溶解，使金属得到光洁的表面。
四、其他技巧除了清洁、涂覆和抛光外，还有一些其他的金属材料表面处理技巧。
其中包括喷砂、氮化和阳极氧化等。
喷砂是通过将磨料颗粒喷射到金属表面，去除表面的氧化层和污垢。
氮化则是将金属材料置于氮气氛围中，形成氮化层，提高金属的硬度和耐腐蚀性。
阳极氧化是将金属材料浸泡在氧化电解液中，通过电化学反应使金属表面形成氧化膜，提高金属的耐蚀性和外观。
综上所述，金属材料表面处理技巧的选择应根据金属材料的性质和使用环境来确定。
无论是清洁、涂覆还是抛光，都需要严格控制处理工艺和操作条件，以确保金属材料的表面质量和性能。
简述金属材料表面主要的处理方法
简述金属材料表面主要的处理方法金属材料表面的处理方法主要有物理处理和化学处理两种，具体如下：一、物理处理方法1.机械加工机械加工是一种常用的金属表面处理方法，它可以去除金属表面的毛刺、氧化物、氧化层等杂质，使表面变得光滑并达到可加工的状态。
机械加工的方法包括抛光、喷砂、磨削、焊接等。
2.电化学加工电化学加工是利用电能来加工金属表面的方法，根据需求可以进行降解、沉积、氧化、还原等操作，达到改变金属表面性质的目的。
电化学加工的方法包括电解抛光、电解抛锈、电镀、阳极氧化等。
3.热处理热处理是将金属材料置于高温环境下，使其晶体结构发生变化，从而改变材料的性质和结构。
常用的热处理方法有淬火、退火、正火等。
1.酸洗酸洗是通过酸性溶液进行化学反应，去除金属表面的氧化铁、锈层等脏污，并让金属表面变得更加光滑。
酸洗可以使用稀盐酸、盐酸、硫酸等。
2.碱洗碱洗利用碱性溶液反应的原理，去除金属表面的油污、脂肪、氧化铁等物质，使其表面变得干净、平整。
常见的碱洗液有氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙等。
3.电解抛光电解抛光是将金属材料置于电解液中，通过电化学反应，去除表面毛刺和氧化物，使表面平整而亮。
电解抛光的电解液有硝酸、磷酸等。
4.阳极氧化阳极氧化是将金属材料置于电解液中，通过电接触，形成一层硬质的氧化层，从而保护金属表面。
阳极氧化的电解液有硫酸、氧化铝溶液等。
综上所述，金属材料表面的处理方法主要包括机械加工、电化学加工、热处理、酸洗、碱洗、电解抛光和阳极氧化等方面。
这些处理方法既能够使金属表面变得漂亮、光滑，也能够改变其各项物理和化学性质，提高金属的质量和使用寿命。
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一氧化碳的吸附态
CO吸附态与催化活性的关系
在不同的条件下，在不同金属催化剂在呈现不同 的吸附态对反应的活性是有很大影响的。 如CO甲烷化反应：采用Cu和Pt，由于CO吸附形 式为线形一位吸附，反应活性很低。而采用Ni， Pd时，由于为桥接二位吸附，反应活性很高。
二氧化碳的吸附态
二氧化碳不易被金属表面吸附。 二氧化碳不能在金属表面形成配位吸 附键，只能进行解离吸附。
第二章 金属材料的表面
一、金属材料概述 二、金属的表面及表面反应
三、金属表面上分子的吸附态
四、金属的表面腐蚀 五、金属的表面改性
一、 金属材料概述
以金属(包括纯金属与合金)为基础的材料。
在103种元素中，金属元素有81种
一、 金属材料概述
金属材料的特点： 1、常温下为固体（Hg除外） 2、熔点较高 也有较低的如：Sn、Pb、Zn、Al 3、密度较大（Mg、Al除外，<3g/cm3） 4、有光泽
据统计，世界上85%的化学制品要靠催化反应 制得，80％以上的化学工业涉及催化技术，催 化技术是化学工业的核心技术，而催化材料是 催化技术的灵魂
金属催化实际上就是气体或液体在金属表 面上的吸脱附反应-----金属催化材料
催化剂的世界销售额超过100亿美元/年，催化 技术所带来的产值达百倍以上。在发达国家由 催化技术直接和间接的贡献达到20-30％ GDP
双组分催化剂的PROX活性和选择 性远远超过单金属催化剂。
Fu Q, et al. Science 328 (2010) 1141–1144
催化
二、金属的表面及表面反应
金属表面：
金属晶体从三维的规整点阵到体外空间之间的
过渡区域。-----------------------------清洁表面
表面粗糙度，表面存在大量的活性晶格点，残 余应力，表面氧化和吸附。---真实表面
2M +CO2 MCO + MO
三、金属表面上分子的吸附态
一般催化反应中或对金属表面的化学热处理中经常用到的气体包括 氢、氮、氧、一氧化碳、二氧化碳以及各种碳氢化合物等。
氢的吸附态
H2在金属表面是均裂解离吸附： H2+2* → 2H*
H H2 + M M M
H M OR
H
H M M
氧的吸附态
吸附过程相对比较复杂，一般会发生氧化作用直至体相。 而对于一些只在表面形成氧化层（如W）。
三、金属表面上分子的吸附态
• 化学吸附态表明吸附物种在固体表面进行化学吸 附时的化学状态、电子结构和几何构型。
• 化学吸附态和表面反应中间体的确定对揭示催化 剂作用机理和催化反应机理非常重要。 吸附态的多样性： 同一种物质在同一固体表面吸附可随条件不同 呈现不同的吸附态。吸附态不同，使催化最终产物 不同。
世界最长的跨海大桥
一、 金属材料概述
青藏铁路1142公里
世界最长的高原铁路
一、 金属材料概述
应用广泛的金属材料
一、 金属材料概述
金属表面腐蚀不仅造成经济损失，也经常对人的生命 安全造成危害。
俄罗斯米格-29战斗机在西伯利亚东部的机场附近坠毁， 事故原因：飞机龙骨因腐蚀在空中解体。
2006年9月30日，加拿大拉瓦尔市内一座立交桥坍塌， 造成五人死亡。事故原因：雪水渗透立交桥腐蚀钢筋 引发事故。
2006年8月6日英国石油公司被迫宣布停止美国最大 油田：阿拉斯加普拉德霍湾油田原油生产。 原因：油管腐蚀导致漏油。
2004年12月，四川德阳大型化工厂发生液氨大泄露，5000 立方米液氨汩汩而出。事故原因：多个阀门生锈。
一、 金属材料概述
金属表面腐蚀研究
一、 金属材料概述
金属表面腐蚀研究
一、 金属材料概述
PROX反应机理
单金属 催化剂
LT HT
CO
CO
Ir
CO
CO
CO
CO2
O
Ir Ir
H
H2O CO
Ir
Ir
Ir
Ir
Ir
support
support
双组分 催化剂
Kotobuki M, et al. J Catal 236 (2005) 262–269
100 90
Differential Heat (kJ mol-1)
CO
2π
4σ
2π 3σ
1π
1π
2σ
CO的3σ(HOMO)较大一端在 C端。因此, 在M(CO)n中与M配 位的是CO 的C端而不是O端 .CO的HOMO以C端与M空轨道 形成σ配键， 而M的d轨道则与 CO的LUMO形成反配位π键。
1σ
K K
一氧化碳的吸附态
一氧化碳是最富有吸附变化的一种小分子气体常作为研 究固体表面性质的探针使用。
二、金属的表面反应
吸附、扩散与脱附
吸附质粒子首先在金属表面某些活性最高的位点 被吸附，然后沿金属表面发生迁移，这称为表面扩散 或表面流动。
扩散激活能：
表面上存在的周期性势场
表面位点能量的不均匀性
二、金属的表面反应
吸附、扩散与脱附
脱附是指吸附粒子由于吸附键断裂而离开表面。 升温使脱附现象加强 提高真空度脱附易进行
化学吸附 化学键力 单层 大, 近于反应热 较强 不可逆 不易达到
二、金属的表面反应
吸附、扩散与脱附
气-固相催化反应中，至少有一种反应物要能在催化剂的 表面上发生化学吸附。 吸附键的强度要适当，吸附键过强或过弱都不利于下一步 化学反应的进行。如果催化剂对反应物吸附过强，往往形成 较稳定的表面络合物；吸附过弱，反应物分子活化不够，不 利于反应。 其数值大小可由化学吸附热度量。吸附热越大，吸附键愈 强；反之，吸附热越小，吸附键越弱。因此，吸附热是选择 催化剂时要考虑的因素之一。
60
70
120
140
450 400
H2 coverage (mol g-1)
Ir/SiO2 Ir-Fe/SiO2
CO coverage (mol g-1)
Differential Heat (kJ mol-1)
350 300 250 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300
二、金属的表面反应
吸附、扩散与脱附
金属表面吸附现象的本质：
固体表面存在剩余键力；
吸附是固体表面存在剩余键力与分子间的相互作用。
二、金属的表面反应
吸附、扩散与脱附
当气体与清洁的固体表面接触时，在固体表面上气体的浓 度高于气相，这种现象称为吸附现象。 被吸附的气体称为吸附质。 吸附气体的固体称为吸附剂。 吸附质在固体表面上吸附后存在的状态称为吸附态。
现在已经确定的有O-*，O2-*，O22-*，O2-*等负离子吸附态 以及电中性的氧吸附态，此外，在低温下还不稳定的O3-* O-* + O2 → O3-* O2（气）→O2（吸）→O2-*→2O-*→2O2-*
氧的吸附态
不同的氧吸附态具有不同的催化能力。 现在认为O-*的反应能力强，与烃类的深度氧化有关，而在乙 烯的选择性氧化制环氧乙烷的Ag催化剂上O2-*是导致主反应 的吸附态。
二、金属的表面及表面反应
金属的真实表面：
吸附层
氧化层
加工应变层
表面膜层严重干扰金属表面性能实验。金属表面的研究， 首先要获得不附带任何膜层的真正金属表面。
二、金属的表面反应
吸附、扩散与脱附
由于固体表面上原子或 分子的力场是不饱和的，就 有吸引其它分子的能力，从 而使环境介质在固体表面上 的浓度大于体相中的浓度， 这 种 现 象 称 为 吸 附 。
ΔH = -283.0 kJ/mol ΔH = -241.8 kJ/mol
PROX反应中的催化剂
Pt/SiO2
活性组分
Au, Ag, Cu Pt, Pd, Ru, Rh, Ir
PtFe, PtCo, PtSn
PtFe/SiO2
载体 AC, SiO2, Al2O3, TiO2, SnO2, ZrO2, MgO Fe2O3, CeO2 , MnO2, CexZr(1-x)O2 CexZn(1-x)O2, CoOx monolith, mordenite
Fe的加入促进了催化剂吸 附活化氧的能力，同时减 弱了CO及H2的吸附活化
O2 coverage (mol g-1)
二、金属的表面反应
吸附、扩散与脱附
• 物理吸附时反应物分子的反应性能没有明显变化，因而 与表面催化作用没有直接关系。 • 但是，物理吸附可使催化剂表面反应物分子浓度增大， 从而提高反应速度。 • 物理吸附的反应物分子可以作为补充化学吸附的源泉， 或者当表面存在自由基时，可参加连锁反应过程。 • 物理吸附的存在使反应物分子只需克服吸附活化能就能 达到化学吸附。
加氢 氢解 脱氢
Metal
异构化 氧化
重要工业金属催化剂及催化反应示例
重要工业金属催化剂及催化反应示例
富氢气氛下一氧化碳的氧化反应(PROX)
燃 料 电 池
Anode:2H2 → 4H+ + 4e-
PROX反应中的两个反应
CO + 1/2 O2 → CO2 H2 + 1/2 O2 → H2O
Cathode:O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
吸附是整个催化反应中最重要的一步.
三、金属表面上分子的吸附态
分子吸附在金属表面上，与其表面原子间形成吸附键， 构成分子的吸附态。 金属表面上分子的吸附态
(1) 分子在吸附前先必须解离（如H2，饱和烃）
(2) 具有孤对电子或π电子的分子可以非解离的 化学吸附。
三、金属表面上分子的吸附态
• 解离吸附：分子在催化剂表面上化学吸附时产生 化学键的断裂，分子与催化剂表面吸附中心进行 电子的转移或共享。