氢气在镍催化剂表面的吸附过程
乙烯与氢气反应方程式
乙烯与氢气反应方程式介绍乙烯与氢气反应是一种重要的化学反应，在工业生产中具有广泛的应用。
本文将对乙烯与氢气反应的方程式、反应条件、反应机理以及应用领域进行全面、详细、完整且深入地探讨。
乙烯与氢气反应方程式乙烯与氢气反应的化学方程式如下：C2H4 + H2 → C2H6反应条件乙烯与氢气反应通常在催化剂存在下进行。
常用的催化剂包括镍、钯、铂等金属催化剂。
反应温度一般在150-300摄氏度之间，压力一般为1-10大气压。
反应机理乙烯与氢气反应的机理主要有两种：加氢和氢化。
加氢加氢是指乙烯分子直接与氢气反应生成乙烷的过程。
反应机理如下： 1. 氢气吸附：氢气分子吸附在金属催化剂表面。
2. 乙烯吸附：乙烯分子吸附在金属催化剂表面。
3. 氢原子迁移：氢原子从金属催化剂表面迁移到乙烯分子上。
4. 乙烷生成：乙烯分子与吸附的氢原子反应生成乙烷。
氢化氢化是指乙烯分子先经过加氢反应生成乙烷，然后再进一步与氢气反应生成乙烷的过程。
反应机理如下： 1. 加氢：乙烯分子与氢气反应生成乙烷。
2. 乙烷吸附：乙烷分子吸附在金属催化剂表面。
3. 氢气吸附：氢气分子吸附在金属催化剂表面。
4. 氢原子迁移：氢原子从金属催化剂表面迁移到乙烷分子上。
5. 乙烷再次加氢：乙烷分子与吸附的氢原子反应生成乙烷。
应用领域乙烯与氢气反应在工业生产中具有广泛的应用，主要包括以下几个方面：石化工业乙烯与氢气反应是合成乙烷的重要途径，乙烷是石化工业中的重要原料。
乙烯与氢气反应可以通过控制反应条件和催化剂的选择来调节乙烯与氢气的反应程度，从而得到不同纯度的乙烷，满足不同的工业需求。
化学工业乙烯与氢气反应也可以用于合成其他有机化合物，如醇类、醚类、酮类等。
通过调节反应条件和催化剂的选择，可以实现不同有机化合物的合成，为化学工业提供了重要的合成途径。
能源领域乙烯与氢气反应可以用于合成液体燃料，如乙烷和乙醇。
这些液体燃料具有高的能量密度和较低的污染排放，被广泛应用于能源领域，如汽车燃料、航空燃料等。
氢气在金属合金中的吸附及储氢性能研究
氢气在金属合金中的吸附及储氢性能研究概述氢气作为无污染的燃料，一直以来受到广泛的关注，而其在储氢技术中的应用更是备受瞩目。
金属合金是一种常见的氢气储存材料，其中氢气的吸附性能是影响其储氢性能的重要因素。
因此，本文将重点研究氢气在金属合金中的吸附及其储氢性能，并对相关研究进行综述和分析。
氢气在金属合金中的吸附氢气在金属合金中的吸附是一种物理吸附过程，其吸附量与温度、压力、合金成分等因素有关。
氢气在合金中的吸附主要是通过两种方式进行的：一种是吸附在合金表面或晶界处，另一种是漂移扩散到合金内部。
研究表明，不同金属合金对氢气的吸附能力差异很大。
例如，钛基合金、镁基合金和锆基合金对氢气的吸附能力较高，而铜基合金和镍基合金则吸附能力较低。
这是因为合金成分和晶格结构的不同导致了吸附能力的差异。
除了合金成分外，温度和压力对吸附量也有着重要的影响。
一般来说，氢气在低温下吸附量较大，但随着温度的升高，吸附量逐渐减小。
而在较高的压力下，氢气的吸附量增加。
但是，在一定压力下，吸附饱和度会出现，即氢气已经无法吸附在合金上了。
储氢性能研究金属合金作为一种储氢材料，需要具备较高的储氢容量和释放速率，才能满足实际应用需求。
因此，储氢性能的研究也是当前研究的热点之一。
在金属合金的储氢性能研究中，一般采用实验测定和理论计算相结合的方法。
实验测定主要是通过光谱分析、气相色谱等仪器手段来研究吸附态氢气和释放态氢气的特性。
而理论计算则是通过计算模拟，预测不同合金结构对氢气的吸附和解吸过程。
研究表明，金属合金的储氢性能受多种因素影响。
例如，合金成分、晶格结构、温度、压力等因素都会对储氢容量和释放速率产生影响。
此外，合金的热稳定性也是影响其储氢性能的重要因素之一。
较高的热稳定性有助于提高其循环储氢和释放的能力。
结论综上所述，氢气在金属合金中的吸附是影响其储氢性能的关键因素之一。
通过对合金成分、温度、压力等因素的研究，可以提高合金的储氢容量和释放速率，进一步推动氢能技术的发展和应用。
氢化肉桂酸的制备--有机实验
一、实验目的1、掌握一种Raney Ni催化剂的制备方法；2、掌握催化加氢的相关操作；3、练习减压蒸馏等操作。
二、实验原理实验室或工业上最常用氢化催化剂是Raney镍，即镍铝合金用氢氧化钠溶液处理及洗涤后制得的海绵状的镍。
反应方程式如下：NiAl2+6NaOH Ni+2NaAlO2+3H2普遍接受的催化氢化反应机理认为是氢和有机分子中不饱和键首先被吸附在催化剂表面，被催化剂的活化中心活化后，分布完成加成反应，生成饱和的有机分子，最后从催化剂表面解吸附。
由于两个氢原子是从不饱和键的同一侧加上去的，因此催化氢化是顺势加成的立体选择反应。
利用高活性的Raney镍，在常温常压下，用氢气将肉桂醛还原成氢化肉桂酸反应几乎是定量进行的。
方程如下：C6H5CH=CHCO2H+H2→C6H5CH2CH2CO2H理论吸氢量可以按照气态方程pV=nRT计算：=n×0.082×(273+t)×1000V=nRTP三、实验步骤1、 Raney Ni的制备1) 称取5gNaOH于100mL烧杯中，在冰水浴冷却下加20mL蒸馏水溶解，使碱液温度控制在10℃以下。
2) 将4g 铝镍合金粉（1:1）分6-10批次小心地加入到碱液中，反应放热释放出氢气，需不断搅拌将温度控制在25℃以下。
3) 加毕后撤去冰水浴，溶液逐渐恢复室温；将烧杯置于65℃的恒温水浴上，搅拌至无气泡逸出（约1h），停止加热搅拌。
静置使镍粉沉积、冷却.4) 将烧杯倾斜并轻轻敲击杯壁，使烧杯底部固体滑向一边，小心倾斜倒出大部分碱注：实验报告的内容: 一、实验目的；二、实验原理；三、实验步骤；四、实验结果；五、讨论分析（完成指定的思考题和作业题）;六、改进实验建议。
氢气在过渡金属催化剂中的储存机理研究
氢气在过渡金属催化剂中的储存机理研究氢气是一种清洁能源，被广泛应用于工业生产、交通运输、能源储备等领域。
然而，由于氢气具有极低的密度和体积，使其在储存和运输过程中面临着一系列挑战。
过渡金属催化剂作为一种重要的储氢材料，具有很大的潜力用于氢气的储存。
本文将探讨氢气在过渡金属催化剂中的储存机理，并深入分析其原理和应用。
一、氢气在过渡金属催化剂中的储存机理1.1 过渡金属催化剂的分类及性质过渡金属催化剂是一类能够在化学反应中降低活化能的催化剂，其种类繁多，包括铁、镍、钴等元素。
这些过渡金属催化剂具有良好的氢吸附和储存性能，是氢气储存的重要材料。
1.2 氢气在过渡金属催化剂中的吸附机制氢气在过渡金属催化剂中主要通过吸附作用来实现储存。
氢气分子与过渡金属表面形成键合，并通过弱相互作用力吸附在催化剂表面。
这种吸附过程是可逆的，可以在一定条件下释放出氢气，实现氢气的储存和释放。
1.3 过渡金属催化剂中氢气的扩散行为氢气在过渡金属催化剂中的扩散行为对氢气的储存和释放具有重要影响。
在催化剂中，氢气通过空隙和通道扩散，进而实现储存和释放。
过渡金属催化剂的孔隙结构和表面形貌会影响氢气分子的扩散行为，进而影响其储存性能。
1.4 过渡金属催化剂中氢气的反应机制在催化剂表面，氢气与过渡金属发生吸附和解吸附过程，形成氢化物或氢氧化物。
这些反应会影响催化剂的活性和稳定性，进而影响氢气的储存和释放。
研究过渡金属催化剂中氢气的反应机制，对提高其储氢性能具有重要意义。
二、过渡金属催化剂中氢气的储存应用2.1 过渡金属催化剂在氢气储存领域的应用过渡金属催化剂具有良好的氢吸附和储存性能，被广泛应用于氢气储存领域。
其独特的储氢机理和高效的储氢性能，使其成为氢能源的重要组成部分。
2.2 过渡金属催化剂在氢燃料电池中的应用氢燃料电池是一种清洁能源技术，可以将氢气转化为电能。
过渡金属催化剂作为氢气的关键储存材料，在氢燃料电池中发挥着重要作用。
通过改进过渡金属催化剂的性能和结构，可以提高氢燃料电池的效率和稳定性。
化学镀镍工艺
化学镀镍工艺化学镀镍机理：1)原子氢析出机理。
原子氢析出机理是1946年提出的，核心是还原镍的物质是原子氢，其反应过程如下：H2P02-+H20→HP032-+H++2HNi2++2H→Ni+2H+H2P02-+H++H→2H20+P2H→H2水和次磷酸根反应产生了吸附在催化表面上的原子氢，吸附氢在催化表面上还原镍离子。
同时，吸附氢在催化表面上也产生磷的还原过程。
原子态的氢相互结合也析出氢气。
2）电子还原机理(电化学理论)电子还原机理反应过程如下：H2P02-+H20→HP032-+H++2eNi2++2e→NiH2P02-+2H++e→2H20+P2H++2e→H2酸性溶液中，次磷酸根与水反应产生的电子使镍离子还原成金属镍。
在此过程中电子也同时使少部分磷得到还原。
3）正负氢离子机理。
该理论最大特点在于，次磷酸根离子与磷相连的氢离解产生还原性非常强的负氢离子，还原镍离子、次磷酸根后自身分解为氢气。
H2P02-+H20→HP032-+H++H-Ni2++2H-→Ni+H2H2P02-+2H++H-→2H20+P +1/2H2H-+H+→H2分析上述机理，可以发现核心在于次磷酸根的P-H键。
次磷酸根的空间结构是以磷为中心的空间四面体。
空间四面体的4个角顶分别被氧原子和氢原子占据，其分子结构式为：各种化学镀镍反应机理中共同点是P-H键的断裂。
P-H键吸附在金属镍表面的活性点上，在镍的催化作用下，P-H键发生断裂。
如果次磷酸根的两个P-H键同时被吸附在镍表面的活性点上，键的断裂难以发生，只会造成亚磷酸盐缓慢生成。
对于P-H键断裂后，P-H间共用电子对的去向，各种理论具有不同的解释。
如电子在磷、氢之间平均分配，这就是原子氢析出理论；如果电子都转移至氢，则属于正负氢理论；而电子还原机理则认为电子自由游离出来参与还原反应。
因此，可以根据化学镀镍机理的核心对各种宏观工艺问题进行分析解释。
化学镀镍工艺过程化学镀镍前处理工艺一：除油：（1）有机溶剂除油常用溶剂有：三氯乙烯、四氯乙烯、三氯乙烷（2）碱性除油常用的碱：氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、乳化剂和表面活性剂（3）电化学除油阴极除油、阳极除油、交替电解除油二：酸洗（1）化学酸洗盐酸、硫酸、硝酸、磷酸（2）电解酸洗在酸的溶液中采用阴极、阳极，阳极阴极联合（PR）电解酸洗比单纯得浸蚀酸洗速率快，特别是溶液除去那些附着紧密的氧化皮，而且允许酸的浓度有较大变化三：镀液组成以次磷酸盐为还原剂的酸性化学镀镍液溶液组成及其作用1:镍盐最常用的镍盐有硫酸镍和氯化镍，硫酸镍价格低廉，容易制成纯度较高的产品，别人为是镍盐的最佳选择次磷酸镍是镍离子的最理想的来源镀液中镍离子浓度不宜过高，镍液中镍离子过多会降低镀液的稳定性，容易形成粗糙的镀层镍离子浓度较低时，速率随浓度升高而上升，达到一定浓度后速度不再改变。
正吸附和负吸附的例子
正吸附和负吸附的例子
正吸附和负吸附是两种相对的吸附现象，分别指的是物质在固体表面上的吸附形式。
正吸附是指吸附物质与固体表面之间的相互作用力较强，吸附物质被紧密地吸附在固体表面上；负吸附是指吸附物质与固体表面之间的相互作用力较弱，吸附物质与固体表面只存在一种较弱的物理吸附。
以下是正吸附和负吸附的一些例子：
正吸附的例子：
1. 比如水汽在水滴的表面上的吸附现象，水汽会以正吸附的形式吸附在水滴表面上。
2. 氢气在铂催化剂上的吸附，氢气会以正吸附的形式吸附在铂表面上，形成铂催化剂上的氢气吸附层。
负吸附的例子：
1. 比如二氧化碳在固体表面的吸附，二氧化碳以负吸附的形式吸附在固体表面上，这种吸附方式较弱。
2. 氮气在铁催化剂上的吸附，氮气会以负吸附的形式吸附在铁表面上，也体现了负吸附的特点。
需要注意的是，正吸附和负吸附并不是绝对的，吸附过程中往往还受到其他因素的影响，比如温度、压力等。
因此，在具体的吸附体系中，会存在不同程度的正吸附和负吸附的共存情况。
Ptα-Al2O3表面氢气的吸附、解离和传质的计算
文章编号:1001-9731(2021)01-01180-05P t/α-A l2O3表面氢气的吸附㊁解离和传质的计算*李建飞,吴亚云,付笑盈,王冰,周仕学(山东科技大学化学与生物工程学院,山东青岛266590)摘要:基于第一性原理,研究了H2分子在α-A l2O3表面负载的P t原子以及P t4团簇上面的吸附㊁解离和传质㊂研究结果表明,P t原子和P t4团簇在α-A l2O3表面形成稳定的化学吸附㊂在H2分子的吸附过程中,H2分子吸附在P t原子上,自发解离,形成P t-H键㊂这一过程P t原子提供电子,H原子得到电子,P t与H发生电子云重叠,形成P t H2化合物㊂在单原子P t上,H溢流到O原子上的能垒为1.46e V,该过程强吸热,这说明H不容易溢流㊂形成P t H2化合物以后,P t原子失去了吸附解离H2的作用㊂P t4团簇可以吸附解离多个H2分子,H的最大溢流能垒为0.70e V,该过程自发放热,远远低于单原子P t上H的溢流能垒㊂原因在于P t4团簇中P t-P t之间的强相互作用力分散了P t-H之间的相互作用,H容易溢流下来㊂H在α-A l2O3表面从O原子到O原子的传质过程中,α-A l2O3表面的A l原子对H的传质有强阻碍作用,H不容易在α-A l2O3稳定的表面传质㊂关键词: P t;α-A l2O3;单原子;团簇;氢传质中图分类号: T K91文献标识码:A D O I:10.3969/j.i s s n.1001-9731.2021.01.0260引言氢化反应通常需要添加催化剂才能有效地进行㊂大多催化加氢机理涉及到氢气解离传质过程[1-3]㊂吸附在催化剂上的氢气分子会在活性位点发生解离然后传质到另一活性位点与被催化剂活化了的烯㊁炔进行加氢反应[4-6]㊂氢的解离和传质过程在催化加氢中起着重要的作用㊂氢解多发生于贵金属上,取决于贵金属的性质和状态,而氢的传质转移过程则发生于载体的表面,与载体表面的性质有着密切的关系[7]㊂许多研究氢的溢流和传质的方法都取得了一定的成果,T r i w a h y o n o等[8]研究了氢气在M o O3和P t/ M o O3的吸附动力学㊂研究结果表明,M o O3很难解离和吸附氢,而P t/M o O3吸附的氢能够达到M o O3的200倍㊂原因在于氢气在P t原子上发生吸附㊁解离和溢流㊂Z h a n等[9]用套层的Z I F-67@Z I F-8纳米立方块研究了氢的溢流和传质现象,通过调控不同厚度Z I F-8 (0-50n m)的壳层来直接探测氢传质的距离,他们不仅证明了氢的溢流传质距离,还为Z I F中的氢的溢流和传质提供了直接证据㊂P t/A l2O3是工业中常用的加氢催化剂,研究其结构以及与氢之间的相互作用对指导工业生产有重要作用㊂L i等[10]建立了P t/γ-A l2O3异质结结构模型,并通过密度泛函理论(D F T)计算和分子动力学模拟(M D)进行了研究,结果表明,由于P t 和γ-A l2O3晶格失配,P t原子与γ-A l2O3(110)载体之间的相互作用强度随着P t尺寸的减小而增加㊂K a-r i m等[11]通过实验结合理论计算比较了H在P t/γ-A l2O3上和P t/T i O2上的溢出传质效率,结果表明,与P t/T i O2相比,γ-A l2O3上的H传质效率十分缓慢,该结论为探索多相催化提供了理论依据㊂Z h a n g等[12]研究了氢在α-A l2O3(0001)/α-C r2O3(0001)界面上的吸附和相互作用,发现界面处的氢的渗透更有效㊂学者多研究P t/γ-A l2O3,而忽略了A l2O3催化剂本身常含有一定比例的α-A l2O3以及高温下A l2O3的晶相转变㊂催化剂中的α-A l2O3与P t㊁H2之间的复杂相互作用也是值得探究的问题㊂本文基于第一性原理,在考虑到计算量的前提下,以P t单原子和P t4团簇作为研究对象,探究了P t与α-A l2O3之间的相互作用㊁P t的不同状态对H溢出的影响以及α-A l2O3表面H的传质㊂研究结果对探究氢气在载体催化剂上的传质机理,设计和改良加氢催化剂有着重要的意义㊂1计算D F T计算是由C A S TE P软件包完成的(由深圳超算中心提供软件包与计算)[13]㊂采用超软赝势[14],并通过广义梯度近似(G G A)进行结构优化,采用P B E 泛函进行电子关联[15]㊂为保证计算精度,几何优化的能量收敛容差,最大外应力和最大内应力分别为1ˑ10-5e V/a t m,0.3e V/n m和0.05G P a,最大位移为0.0001n m㊂使用能量截断为500e V,使用M o n k h o r s t-P a c k s c h e m e方法[16],原胞k点数为3ˑ3ˑ2㊂计算均考虑自旋极化,涉及到表面计算的k点收敛性测试结果081102021年第1期(52)卷*基金项目:国家自然科学基金资助项目(21978156)收到初稿日期:2020-09-04收到修改稿日期:2020-11-11通讯作者:周仕学,E-m a i l:s k d992438@s d u s t.e d u.c n 作者简介:李建飞(1996 ),男,山东济宁人,在读硕士,师承周仕学教授,从事储氢材料研究㊂为2ˑ2ˑ1㊂图1α-A l2O3(0001)的模拟结构(A l-1表示第一层的A l原子,A l-2表示第二层的A l原子,A l-3表示第三层的A l原子)F i g1S i m u l a t i o n s t r u c t u r e o fα-A l2O3(0001)(A l-1r e p r e s e n t s t h eA l a t o m s i n t h e f i r s t l a y e r,A l-2r e p r e s e n t st h e A la t o m si nt h es e c o n dl a y e r,a n d A l-3r e p r e s e n t st h e A l a t o m s i nt h et h i r dl a y e r)经过D F T计算,其几何优化结构如图1所示㊂α-A l2O3(0001)的晶格参数为0.961ˑ0.961ˑ1.262n m,结构模型采用2.0n m真空层的(2ˑ2ˑ1)超胞减少邻近的原子团簇之间的相互作用,避免由周期性边界条件引起的晶面间的相互作用㊂α-A l2O3(0001)表面是最稳定的表面,最外面的表层有3个不同的终端面[17]㊂为了满足电荷中性㊁化学计量平衡和零偶极矩,表面应终止在铝原子单层[18]㊂在这项研究中,α-A l2O3的底部4层被固定,上面9层被弛豫㊂将H2分子放到1.0ˑ1.0ˑ1.0n m的盒子里进行几何结构优化,其结构优化没有任何约束,截断能为260e V,k点数为1ˑ1ˑ1,其余参数和α-A l2O3结构优化参数保持一致㊂P t4团簇的稳定结构为正四面体,将P t4团簇放到1.5ˑ1.5ˑ1.5n m的盒子里进行几何结构优化,截断能为500e V,k点数为1ˑ1ˑ1,其余参数和α-A l2O3结构优化参数保持一致㊂P t原子和P t4团簇在α-A l2O3(0001)表面的吸附能E a d(P t)是通过以下公式来计算[10]:E a d(P t)=E P t(P t4)/α-A l2O3-Eα-A l2O3-E P t(P t4)其中E P t(P t4)/α-A l2O3表示P t(P t4)/α-A l2O3体系的总能量;Eα-A l2O3表示α-A l2O3体系的总能量;E P t(P t4)表示P t 单原子或P t4团簇的总能量2结果与讨论2.1 P t原子和P t4团簇在α-A l2O3(0001)表面的吸附经过几何优化后,P t原子和P t4团簇在α-A l2O3 (0001)表面的稳定吸附构型如图2所示㊂在清洁的α-A l2O3(0001)表面,我们尝试计算了P t原子和P t4团簇在α-A l2O3(0001)表面所有可能的吸附构型㊂最稳定的构型是P t原子在A l-3原子上方相邻两个O 原子的桥位上与两个O成键,P t4正四面体团簇的3个P t原子分别在A l-2原子上方相邻3个O原子的顶位上成键㊂P t-O的键长在0.22n m左右(图2(b)),P t 单原子和P t4团簇吸附在表面的吸附能分别为-2.48和-3.16e V㊂这一过程发生电荷的转移,这是一个稳定的化学吸附过程㊂图2几何优化后的P t(P t4)/α-A l2O3F i g2G e o m e t r i c a l l y o p t i m i z e dP t(P t4)/α-A l2O32.2 H2在P t/α-A l2O3表面的吸附H2分子在金属P t表面的吸附和解离是一个无能垒的主动过程㊂在α-A l2O3表面的O桥位上,单原子P t有很高的活性,能够吸附解离一个H2分子形成P t H2㊂这期间发生了电荷转移,P t失去电子,H得电子,形成P t-H键,键长为0.1556㊁0.1565n m(图3)㊂我们再次在距离P t原子0.2n m的位置添加一个H2分子,优化后的H2分子会被排斥开0.3n m以上,说明此时的P t原子对H2分子不吸附或为极弱的物理吸附,P t原子丧失了催化能力㊂P t4团簇能吸附解离多个H2分子,吸附1个H2分子时,P t-H键的键长为0.1577㊁0.1574n m,对比P t单原子上的P t-H键,键长稍微增加,键能会有所减弱㊂P t4团簇吸附的H2分子越多,溢流能垒越低,当氢气的覆盖度十分低时,P t4团簇吸附解离1个H2分子,此时有最大的溢流能垒㊂图3几何优化后的2H/P t(P t4)/α-A l2O3F i g3G e o m e t r i c a l l y o p t i m i z e d2H/P t(P t4)/α-A l2O3采用单点能计算B a n ds t r u c t u r e㊁D O S(P D O S)㊁E l e c t r o nd e n s i t y d i f f e r e n c e和P o p u l a t i o na n a l y s i s分析㊂α-A l2O3到P t/α-A l2O3再到2H/P t/α-A l2O3的能带经历了0.477e V到0.032e V再到0.491e V的转变,其导电性质由绝缘体到半导体再到绝缘体的转变,18110李建飞等:P t/α-A l2O3表面氢气的吸附㊁解离和传质的计算说明P t 原子的存在改变了其导电性,形成类似半导体结构㊂H 2在P t 原子上吸附后解离形成P t -H 键,形成了类似氢化物负载在α-A l 2O 3(0001)表面的体系,恢复了α-A l 2O 3的绝缘体性质㊂这与D O S 的结果一致,如图4所示㊂P t 的存在,使α-A l 2O 3(0001)表面的体系能量区间整体向低能量区移动,H 的存在又逐渐恢复原来体系的能量区间(图4(a ),图4(c))㊂在费米能级附近可以看出,P t -O 之间的强相互作用,主要是P t 原子的S 和d 轨道与O 原子的p 轨道之间的杂化相互作用,P t -H 之间的强相互作用主要是P t 的d 轨道和H 的s 轨道的杂化相互作用㊂从P D O S 图可以看出,在费米能级附近,相比于P t 单原子中的P t 的d轨道,费米能级处P t 4中的Pt 的态密度的强峰减弱,H 的s 轨道在费米能级附近的态密度的峰明显减弱或消失㊂综上分析,在P t 4中的P t 和H 原子之间的相互作用被弱化㊂图4 α-A l 2O 3体系的DO S 和P D O S F i g 4D O Sa n dP D O S r e s u l t s o f α-A l 2O 3sy s t e m 图5是P t (P t 4)/α-A l 2O 3和2H /P t (P t 4)/α-A l 2O 3的差分电荷密度图㊂图5中灰色代表电子的富集,而黑色则代表电子的缺失㊂在差分电荷密度图上,从图(a )和图(b)可以看到P t 周围电子缺失,说明在吸附过程中P t 原子失去电子,α-A l 2O 3表面得到电子㊂由Mu l i k e n 电荷布居分析可知,在吸附过程中,α-A l 2O 3表面是电子受体,与表面接触的P t 原子以及团簇是电子供体,得到少量的正电荷㊂从图5(c )和图5(d )可以看出,在H 2分子稳定吸附过程中解离的两个H 原子明显与P t 原子的电子云重叠㊂P t 作为电子供体,P t /α-A l 2O 3表面H 原子分别得到-0.15e 和-0.13e 的电荷,P t 4/α-A l 2O 3表面H 原子则得到-0.06e 和-0.12e 的电荷㊂这也说明在P t /α-A l 2O 3体系中P t -H 之间的相互作用比P t 4/α-A l 2O 3体系中的P t -H 之间的相互作用更大㊂即P t 4团簇形成的电子局域环境有利于H 2分子解离后的溢流过程,P t 原子在此过程中还起着传输电子的作用㊂图5 P t /P t 4/α-A l 2O 3表面(a ,b )和2H /P t (P t 4)/α-A l 2O 3表面(c ,d )的差分电荷密度图F i g 5T he d if f e r e n t i a l c h a rg e d e n s i t y m a p s o f P t /(P t 4)/α-A l 2O 3s u r f a c e (a ,b )a n d 2H /P t (P t 4)/α-A l 2O 3su r f a c e (c ,d )281102021年第1期(52)卷2.3 H在P t(P t4)/α-A l2O3表面的溢流和传质P t原子上的H原子溢流到α-A l2O3表面上的O 原子的能垒很高,约1.46e V,如图6所示,CңD过程吸热,说明单原子P t极其容易吸附解离H2形成稳定的类氢化物,且H难以溢流㊂P t4团簇中P t-P t之间的强相互作用削弱了P t-H键,H2分子在P t4团簇上容易解离和溢流,CңE过程自发放热,且能垒约为0. 70e V㊂H原子不会与表面A l原子成键,会溢流到表面的氧上形成-O H,H在相邻氧位上进行传质㊂图6 H在P t(P t4)/α-A l2O3表面的溢流过程F i g6T h eo v e r f l o w p r o c e s so fH o nt h es u r f a c eo fP t(P t4)/α-A l2O3为探讨氧化铝表面氢传质的机理,我们对α-A l2O3的表面氢传质的能量变化进行了计算,以此来探究氢传质的趋势㊂在切出来的稳定氧化铝表面,A l 原子上的H原子不能稳定存在,我们把H放到A l原子上,优化后H原子跑到A l原子附近的O原子上形成-O H,这说明H原子不容易与A l原子成键,而是倾向于与氧原子结合,这与以前的理论很好的符合[7]㊂计算以-O H作为中间体,研究了在α-A l2O3清洁表面上H传质的能量变化㊂如图7所示,可以看出,清洁表面上,AңB㊁AңC和AңD的能垒依次降低,这表明,表面的A l原子对H的传质有着不利的影响,最外层的A l原子对氢传质有强阻碍的作用,在这种不可还原性的氧化物金属稳定的表面,H传质效率很低㊂图7 H在α-A l2O3表面上的传质过程F i g7M a s s t r a n s f e r o fHo nα-A l2O3s u r f a c e3结论本文根据第一性原理,计算P t单原子以及P t4团簇在α-A l2O3(0001)表面的稳定吸附构型,以及H2在其复合体系的吸附㊁解离和传质过程㊂结果表明,P t 原子的稳定吸附位点在两个O原子的桥位,而P t4团簇的稳定吸附位点则是3个P t原子吸附在O原子的顶位㊂α-A l2O3的表面吸附的P t原子的活性很高,形成类氢化物,H不容易脱离溢流㊂对于P t4团簇,P t-P t之间的强相互作用削弱了P t-H键,氢气吸附解离后容易溢流㊂此外,H不与表面饱和金属原子成键,而是迁移到稳定的O原子的位置上形成-O H,表面A l 原子的存在对H的传质有着强阻碍作用㊂研究结果对理解氢溢流催化机理和设计加氢催化剂的结构起着非常重要的作用,并促进了对多相催化机理的认识㊂参考文献:[1] Q i nR X,Z h o uL Y,L i uP X,e t a l.A l k a l i i o n ss e c u r eh y d r i d e s f o r c a t a l y t i c h y d r o g e n a t i o n[J].N a t u r eC a t a l y s i s,2020,1:1-7.[2] A s g a r i P,H u aY,B o k k aA,e t a l.C a t a l y t i c h y d r o g e n a t-o mt r a n s f e r f r o mh y d r o s i l a n e s t ov i n y l a r e n e s f o rh y d r o s i-l y l a t i o na n d p o l y m e r i z a t i o n[J].N a t u r eC a t a l y s i s,2019, 2:164-173.[3]J i a n g LZ,L i uK L,H u n g SF,e t a l.F a c e t e n g i n e e r i n ga c c e l e r a t e s s p i l l o v e r h y d r o g e n a t i o n o nh i g h l y d i l u t e dm e t a ln a n o c a t a l y s t s[J].N a t u r eN a n o t e c h n o l o g y,2020,1:1-6.[4] D i n g S J,J i a n g S J,W a n g J F,e t a l.E f f e c t s o f t h eN i-M or a t i oo no l e f i ns e l e c t i v eh y d r o g e n a t i o nc a t a l y z e d o n N i-M o-Sa c t i v e s i t e s:At h e o r e t i c a l s t u d y b y D F Tc a l c u l a t i o n[J].F u e l,2020,277:118136-118145.[5] Z h a nY Y,Z h o uC,J i nF,e t a l.R u/T i O2c a t a l y s t f o r s e-l e c t i v eh y d r o g e n a t i o no fb e n z e n e:E f f e c to fs u r f a c eh y-d r o x y l g r o u p s a n d s p i l l o ve r h y d r o g e n[J].A p p l i e dS u rf a c eS c i e n c e,2020,525:146627-146633.[6] L i nB N,Z h a n g Y X,Z h u Y F,e ta l.P h o s p h o r-d o p e dg r a p h i t i c c a r b o nn i t r i d e-s u p p o r t e dP da s ah i g h l y e f f i c i e n tc a t a l y s t f o r s t y r e n eh yd r o ge n a t i o n[J].C a t a l y s i sC o mm u-n i c a t i o n s,2020,144:106094-106098.[7] P r i n sR.H y d r o g e ns p i l l o v e r.F a c t sa n df i c t i o n[J].C h e mR e v,2012,112(5):2714-2738.[8] T r i w a h y o n oS,J a l i lA A,T i mm i a t i S N,e t a l.K i n e t i c ss t u d y o f h y d r o g e na d s o r p t i o no v e rP t/M o O3[J].A p p l i e dC a t a l y s i sA:G e n e r a l,2010,372(1):103-107.[9] Z h a nG,Z e n g H C.H y d r o g e ns p i l l o v e r t h r o u g h M a t r y o-s h k a-t y p e(Z I F s@)n-1Z I F sn a n o c u b e s[J].N a tC o mm u n, 2018,9(1):3778-3789.[10] L iH W,W a n g H,S h iX H.I n t e r f a c i a l p a r a m e t e r so fP t/γ-A l2O3:Af i r s t-p r i n c i p l ea n d M Ds i m u l a t i o ns t u d y[J].P h y s i c a E:L o w-d i m e n s i o n a lS y s t e m sa n d N a n o-s t r u c t u r e s,2020,117:113804-113809. [11] K a r i m W,S p r e a f i c oC,K l e i b e r,A,e t a l.C a t a l y s t s u p-p o r te f f e c t so n h y d r o g e ns p i l l o v e r[J].N a t u r e,2017,38110李建飞等:P t/α-A l2O3表面氢气的吸附㊁解离和传质的计算541(7635):68-71.[12] Z h a n g B ,S u nF ,Z h o uQL ,e t a l .F i r s t -p r i n c i pl e s i n v e s -t i g a t i o no n s t a b i l i t y a n dm o b i l i t y o f h y d r o g e n i n α-A l 2O 3(0001)/α-C r 2O 3(0001)i n t e r f a c e [J ].F u s i o nE n g i n e e r -i n g a n dD e s i g n ,2017,125:577-581.[13] C l a r kSJ ,S e ga l l i iM D ,P i c k a r d i i CJ ,e t a l .F i r s t p r i n -c i p l e sm e t h o d su s i n g CA S T E P [J ].Z e i t s c h r i f t f ürK r i -s t a l l o g r a p h i e -C r y s t a l l i n e M a t e r i a l s ,2005,220(5-6):567-570.[14] V a n d e r b i l t .S o f t s e l f -c o n s i s t e n t p s e u d o po t e n t i a l s i na g e n e r a l -i z e d e i g e n v a l u e f o r m a l i s m [J ].P h y s i c a lR e v i e wB ,C o n d e n s e d M a t t e r ,1990,41(11):7892-7895.[15] P e r d e wJP ,B u r k eK ,E r n z e r h o fM.G e n e r a l i z e dG r a d i -e n tA p p r o x i m a t i o n M a d eS i m p l e [J ].P h ys i c a lR e v i e w L e t t e r s ,1996,77(18):3865--3868.[16] Y a n g Y ,E v a n sJ ,R o d r i gu e zJA ,e ta l .F u n d a m e n t a l s t u d i e so f m e t h a n o ls y n t h e s i sf r o m C O 2h y d r o g e n a t i o n o nC u (111),C u c l u s t e r s ,a n dC u /Z n O (0001)[J ].P h ys -i c a l C h e m i s t r y C h e m i c a lP h ys i c s ,2010,12(33):9909-9917.[17] Z h a n g M ,C h e n J ,Y uY ,e t a l .D F Ts t u d y on t h e s t r u c -t u r e o fN i /α-A l 2O 3ca t a l y s t s [J ].A p p l i e dS u r f a c e e n c e ,2013,287(D E C .15):97-107.[18] M a e d aT ,Y o s h i m o t o M ,O h n i s h iT ,e t a l .O r i e n t a t i o n -d e f i n e dm o l e c u l a r l a y e r e p i t a x y o f α-A l 2O 3t h i n f i l m s [J ].J o u r n a l o fC r ys t a lG r o w t h ,1997,177(1-2):95-101.C a l c u l a t i o no f d i s s o c i a t i o na n d t r a n s f e r o f h y d r o ge no nP t /α-A l 2O 3s u rf a c e L I J i a n f e i ,WU Y a y u n ,F U X i a o y i ng ,WA N GB i n g,Z H O US h i x u e (C o l l e g e o fC h e m i s t r y an dB i o l o g i c a l E n g i n e e r i n g .S h a n d o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n dT e c h n o l o g y ,Q i n gd a o 266590,C h i n a )A b s t r a c t :B a se d o n t h ef i r s t p r i n c i p l e s ,t h e a d s o r pt i o n ,d i s s o c i a t i o n a n dm a s s t r a n s f e r o fH 2m o l e c u l e s o n t h eP t a t o m s a n dP t 4c l u s t e r s u p p o r t e d s u r f a c e o f α-A l 2O 3w e r e s t u d i e d .T h e r e s u l t s s h o wt h a t ,P t a t o ma n dP t 4cl u s t e r c a n f o r ma r e l a t i v e l y s t a b l e c h e m i c a l a d s o r p t i o n o n α-A l 2O 3su r f a c e s .I n t h e a d s o r p t i o n p r o c e s s o fH 2m o l e c u l e s ,H 2m o l e c u l e s c a nb e a d s o r b e d o nP t a t o m s a n dd i s s o c i a t e t o f o r mP t -Hb o n d s .I n t h i s p r o c e s s ,P t a t o m s p r o v i d e e l e c t r o n s a n dHa t o m s g e t e l e c t r o n s ,t h e nP t a n dHo v e r l a p e l e c t r o nc l o u d s t o f o r m P t H 2c o m po u n d s .O ns i n -g l e -a t o m P t ,t h e e n e r g y b a r r i e ro fH o v e r f l o w i n g t oOa t o mi s1.46e V.T h i s p r o c e s ss t r o n g l y ab s o r b sh e a t ,w h ic hs h o w s t h a tHi s n o t e a s y t o o v e r f l o w.A f t e r t h e f o r m a t i o no f P t H 2c o m po u n d s ,P t a t o m s l o s e t h e r o l e o f a d s o r p t i o na n dd i s s o c i a t i o no fH 2.P t 4c l u s t e r c a na d s o r ba n dd i s s o c i a t em u l t i p l eH 2m o l e c u l e s ,a n dt h em a x i -m u mo v e r f l o we n e r g y b a r r i e ro fHi s0.70e V.T h eo v e r f l o wi sas po n t a n e o u s ,e x o t h e r m i c p r o c e s s ,w h i c h i s m u c h l o w e r t h a n t h e o v e r f l o we n e r g y b a r r i e r o fHo ns i n g l e -a t o m P t .T h e r e a s o n i s t h a t t h e s t r o n g in t e r a c t i o n b e t w e e nP t -P t i n t h eP t 4c l u s t e r d i s p e r s e s t h e i n t e r a c t i o nb e t w e e nP t -H ,a n dHi s e a s y t oo v e r f l o w.D u r i n g t h e m a s s t r a n s f e r p r o c e s s o fHf r o m Oa t o mt oOa t o mo n t h e s u r f a c e o f α-A l 2O 3,t h eA l a t o m s o n t h e s u r f a c e o f α-A l 2O 3ha v e a s t r o n g h i n d r a n c e t o t h em a s s t r a n s f e r o fH ,a n d i t i s n o t e a s y f o rHt o t r a n s f e r o n t h e s t ab l e s u r -f ac e o f α-A l 2O 3.K e y wo r d s :P t ;α-A l 2O 3;s i n g l e a t o m ;c l u s t e r ;h y d r o g e n t r a n s f e r 481102021年第1期(52)卷。
化学镀镍
化学镀镍/浸金的状况ENIG Introduction作为PCB的表面镀层，镍层的厚度要求>5um，而浸金层厚度在0.05-0.15um 之间。
化学镀镍/浸金镀层的焊接性是由Ni层来体现的，因此Au层的厚度不能太高，否则会产生脆性和焊点不牢的故障。
Au只起保护Ni层的作用，防止Ni 的氧化和渗析，所以又不能太薄。
As one of the surface finishing for PCB, the thickness of nickel layer shall be more than 5um, while the thickness of immersion gold shall be between 0.05-0.15 um.As the solderability of ENIG is reflected from Ni layer, so the au layer shall not be too thick. Or else there will be frangibility and solder pot unstable issue. Au is to protect the Ni layer and prevent from Ni oxidation and dialysis. So it shall not be too thin.现在的Ni/Au生产线都采用Atotech公司的Atotech化学Ni/Au工艺。
Nowadays most Ni/Au production lines are adopting atotech chemical Ni/Au technology developed by Atotech company.沉镍Electroless Nickel1 沉镍原理概述Electroless Nickel Principle introduction沉镍金工艺的沉镍的原理，实际上反而从“化镍浸金”一词中能够较容易地被我们所理解。
己二胺的生产工艺与应用
己二胺的生产工艺与应用李晶晶【摘要】己二胺是生产尼龙-66的主要原材料.己二胺生产方法主要有己二腈法、己二醇法、己内酰胺法、己二酸法、丁二烯法等.主要介绍了目前己二胺合成工业化、大型化常用的生产工艺,从己二胺催化加氢的反应机理及Raney-Ni催化剂的应用角度出发,为改进现有生产工艺及优化、更新催化剂配方起到重要的指导作用.【期刊名称】《山西化工》【年(卷),期】2018(038)003【总页数】3页(P43-45)【关键词】己二腈;己二胺;Raney-Ni催化剂【作者】李晶晶【作者单位】阳煤集团太原化工新材料有限公司,山西太原030001【正文语种】中文【中图分类】TQ226.321 概述1.1 己二胺的理化性质己二胺(1,6-diaminohexane;hexamethylenediamine;HMD)，分子式C6H16N2，相对分子质量116.20，熔点42 ℃，沸点204 ℃～205 ℃，常温下是白色片状结晶体，有氨臭，可燃，在水中的溶解度较小，不易溶于常见的有机溶剂中，如，乙醇、乙醚及苯等；己二胺暴露在空气中，易与空气中的水蒸气、二氧化碳气体反应，生成不溶性的碳酸盐。
1.2 己二胺的用途己二胺分子中有2个含有一对孤对电子的氮原子，能与亲电基团发生反应，体现己二胺较强的碱性质。
亲电基团主要包括羟基中的H原子、卤代化合物及能提供H+离子的化合物。
由于己二胺中存在2个氨基，因此，可根据反应物的不同，得到多种化学产品。
尼龙-66与尼龙-610是己二胺的主要生产产品，与己二酸发生中和反应，缩聚成尼龙-66产品；与葵二酸发生中和反应，缩聚成尼龙-610产品，然后，将尼龙-66、尼龙-610产品经过加入功能助剂等生产工程塑料、军用级与民用级纤维等产品。
该产品是具有很强拉伸性、耐候性的材料可以替代传统金属材料，用于制作机械零件、机械受力元件、日常使用的汽车轮胎内部抗拉伸的纵向纤维、体育用品中抗拉伸纤维等。
化学镀镍
化学镀镍張正東发表于: 2010-8-18 16:10 来源: 半导体技术天地化学镀化学镀是在无电流通过(无外界动力)时借助还原剂在同一溶液中发生氧化还原作用，从而使金属离子还原沉积在自催化表面表面上的一种镀覆方法。
化学镀与电镀的区别在于不需要外加直流电源，无外电流通过，故又称为无电解镀(Electroless Plating)或“自催化镀”(Autocatalytic Plating)。
所以化学镀可以叙述为一种用以沉积金属的、可控制的、自催化的化学还原过程，其反应通式为：上述简单反应式指出，还原剂Rn+经氧化反应失去电子，提供给金属离子还原所需的电子，还原作用仅发生在一个催化表面上。
因为化学镀的阴极反应常包括脱氢步骤，所需反应活化能高，但在具有催化活性的表面上，脱氢步骤所需活化能显著降低。
化学镀的溶液组成及其相应的工作条件也必须是使反应只限制在具有催化作用的零件表面上进行，而在溶液本体内，反应却不应自发地产生，以免溶液自然分解。
对于某一特定的化学镀过程来说，例如化学镀铜和化学镀镍时，如果沉积金属(铜或镍)本身就是反应的催化剂，那么，这个化学镀的过程是自动催化的，基本上是与时间成线性关系，相当于在恒电流密度下电镀，可以获得很厚的沉积层。
如果在催化表面上沉积的金属本身不能作为反应的催化剂，那么一旦催化表面被该金属完全覆盖后，沉积反应便终止了，因而只能取得有限的厚度。
例如化学镀银时的情形，这样的过程是属于非自动催化的。
化学镀不能与电化学的置换沉积相混淆。
后者伴随着基体金属的溶解；同时，也不能与均相的化学还原过程(如浸银)相混淆，此时沉积过程会毫无区别地发生在与溶液接触的所有物体上。
随着工业的发展和科技进步，化学镀已成为一种具有很大发展前途的工艺技术，同其他镀覆方法比较，化学镀具有如下特点：(1)可以在由金属、半导体和非导体等各种材料制成的零件上镀覆金属；(2)无论零件的几何形状如何复杂，凡能接触到溶液的地方都能获得厚度均匀的镀层，化学镀溶液的分散能力优异，不受零件外形复杂程度的限制，无明显的边缘效应，因此特别适合于复杂零件、管件内壁、盲孔件的镀覆；(3)对于自催化的化学镀来说，可以获得较大厚度的镀层，甚至可以电铸；(4)工艺设备简单，无需电源、输电系统及辅助电极，操作简便；(5)镀层致密，孔隙少；(6)化学镀必须在自催化活性的表面施镀，其结合力优于电镀层；(7)镀层往往具有特殊的化学、力学或磁性能。
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氢气在镍催化剂表面的吸附过程
镍是一种常用的催化剂，具有较高的催化活性和选择性。
在催化剂表
面吸附氢气的过程中，通常会经历物理吸附和化学吸附两个阶段。
物理吸附是指氢气分子通过范德华力与催化剂表面相吸引而吸附在催
化剂表面的过程。
氢气是一种非极性分子，而镍是一种金属，具有较强的
分散力。
当氢气分子靠近镍催化剂表面时，电子云的密度变化会引起表面
镍原子电子云的极弱变化，从而产生范德华吸引力，使氢气分子吸附在催
化剂表面。
物理吸附是一个可逆的过程，吸附的热力学平衡常数与温度有关，随着温度的升高，物理吸附的强度减小。
化学吸附是指氢气分子通过在催化剂表面与表面原子或空位发生化学
键形成化合物的方式吸附在催化剂表面的过程。
化学吸附是一个不可逆的
过程，吸附的热力学平衡常数与吸附物的化学性质和表面原子的配位数有关。
在镍催化剂表面的化学吸附过程中，通常会形成镍与氢的化学键，产
生金属氢化物化合物。
这种化学键的形成是通过氢气分子中的H-H键断裂，H原子与表面上的镍原子形成Ni-H键。
在吸附过程中，吸附位点的选择对于催化反应的性质具有重要影响，
通常有两种吸附位点：吸附在表面氧化物上的位点和吸附在表面金属上的
位点。
对于镍催化剂而言，氧化态镍表面上的氧化物位点主要通过铁法和
环均烷醇法获得。
吸附在氧化物位点上的氢气分子，主要与表面氧形成
OH基团。
吸附在表面金属位点上的氢气分子，则主要与表面金属原子形
成金属氢化物。
氢气在镍催化剂表面的吸附过程对于催化反应至关重要。
以加氢反应
为例，当加氢反应物（例如烯烃）进入催化剂表面附近时，吸附在表面的
氢气分子会与加氢反应物发生反应，破坏其π键，使其成为饱和化合物。
这个过程通常需要较高的吸附能垒，所以通常需要一定的活化能。
氢气在
镍催化剂表面的吸附过程决定了加氢反应的速率和选择性。
总之，氢气在镍催化剂表面的吸附过程是一个复杂的过程，涉及到物
理吸附和化学吸附两个阶段。
吸附位点的选择和吸附能垒的大小对于催化
反应的速率和选择性具有重要影响，深入研究氢气在催化剂表面的吸附过
程对于改进催化剂的性能和提高催化反应的效率具有重要意义。