催化及表面化学专业

华东理工大学2014-2015学年第一学期 《表面化学与催化》课程论文 班级 工程144班 学号 Y30140845 姓名 丁立新 开课学院 化工学院 任课老师 朱卡克、陈立芳 成绩

论文题目：表面化学与催化课程论文 论文要求： 通过对表面化学与催化课程的学习，结合本课程知识点,论述自己的观点，力求针对问题，观点正确，论证有理，逻辑性强。 1.杜绝抄袭，否则以0分计，并上报研究生院和所在学院； 2.请在本学期结束前（1月18日）上交考察论文； 3.结合课程内容和教师发给大家的相关论文； 4.阐述基本原理，最好图文并茂，总文字不少于3000字; 5.引用文献，请标注。 教师评语： 教师签字： 日期：

1. 在H2-TPR实验中要选择合适的条件才能得到正确的谱图，请结合其基本原理阐述如何选择H2-TPR的条件？

TPR是一种在等速升温的条件下进行的还原过程[1]。具体来讲，在TPR实验中，以一定量金属氧化物催化剂置于固定床反应器中，还原性气流以一定流速通过催化剂，同时让催化剂以一定速率线性升温，当温度达到某一数值时，催化剂上的氧化物开

第五章 单一表面活性剂的稀溶液性质

5.1 表面活性和表面活性剂

5.1.1 两亲分子和水的表面张力下降

在第二章中已讨论了溶质自溶液中的吸附。根据Gibbs吸附定理，产生正吸附的溶质使 表面张力降低，而产生负吸附的溶质使表面张力升高。引起表面张力变化的物质大致可分为三类，如图2-4所示。

若仅就降低表(界)面张力这一特性而言，我们将能使溶剂的表(界)面张力降低的性质称为表(界)面活性(对此溶剂而言)。能使表(界)面张力降低的物质相应地称为表(界)面活性物质，反之称为非表(界)面活性物质。就水这一物质而言，图2-4表明，无机盐为非表面活性物质，而极性有机物为表面活性物质。特别值得注意的是曲线3代表的一类物质，它们在很低的浓度时就能使表面张力显著下降，并较极性有机物使表面张力降得更低，但当浓度增加至一定值后，表面张力就不再下降。具有这些特征的物质通常称为表面活性物质或表面活性剂，它们具有较强的亲水性，为水溶性物质。

5.1.2 表面活性剂的分子结构特点

表面活性剂是一类具有双亲分子结构的物质，即分子中包含了亲油基和亲水基两部分，可用图5-1中的火柴梗模型来表示。亲油基通常为长链碳氢链，亲水基则为离子或非离子基团。

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2 定义求解器

3 开启能量方程

4 操作工况参数operating conditions

1 操作压力的介绍

关于参考压力的设定，首先需了解有关压力的一些定义。ANSYS FLUENT中有以下几个压力，即Static Pressure（静压）、Dynamic Pressure（动压）与Total Pressure（总压）；Absolute Pressure（绝对压力）、Relative Pressure（参考压力）与Operating Pressure（操作压力）。

这些压力间的关系为，Total Pressure（总压）=Static Pressure（静压）+Dynamic Pressure（动压）；Absolute Pressure（绝对压力）=Operating Pressure（操作压力）+Gauge Pressure（表压）。

其中，静压、动压和总压是流体力学中关于压力的概念。静压是测量到的压力，动压是有关速度动能的压力，是流动速度能量的体现。

而绝对压力、操作压力和表压是FLUENT引入的压力参考量，在ANSYS FLUENT中，所有设定的压力都默认为表压。这是考虑到计算精度的问题。

2 操作压力的设定

设定操

第二章 自溶液的吸附

上一章阐述了由于Van der Walls引力的作用，物质表面分子具有过剩自由能，并表现为表（界）面张力。而任何体系总是趋向于降低自身的自由能，于是液体有自动缩小表面积的趋势。固体表面的分子不能移动，因此固体不会象液体那样自行收缩表面。但它会通过吸附其它物质如气体或溶液中的溶质来降低其表面过剩自由能。这就是固体表面上发生物理吸附的由来。对大体积液体，通常其表面积也不易改变。当液体中溶有溶质时，溶质也可能吸附于液体表面而使液体的表面张力改变。由于液体表面张力易于测定，因此研究溶液中的吸附及其与表面张力变化之间的关系就较为方便。本章将讨论自溶液中的吸附，包括流体界面（气/液界面和液/液界面）和固/液界面的吸附，并导出溶液表面化学中的一个极其重要的方程式——Gibbs吸附公式。而固/气界面上的物理吸附则不在讨论之列。读者可参考有关的专著。

2.1 流体界面上的吸附? Gibbs吸附等温式

2.1.1 Gibbs表面过剩

图2-1 实际流体界面相 图2-2 理想化流体界面相

考虑如图2-1所示的由两个不同流体相? 相和? 相所构成的体系。两相的接触区域AA’BB’为界

胶体与表面化学复习题 The pony was revised in January 2021

胶体与表面化学复习题

一、选择题

1. 一个玻璃毛细管分别插入20℃ 和70℃ 的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上

升的高度（ C ）。

(A) 相同；(B) 无法确定；

(C) 20℃ 水中高于70℃ 水中；(D) 70℃ 水中高于20℃ 水中。

2. 下列叙述不正确的是（ D ）。

(A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系

统吉布斯自由能的增量；

(B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长

度功线的表面紧缩力；

(C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同；

(D) 比表面自由能单位为J·m2，表面张力单位为N·m－1时，两者数值不同。

3. 已知20℃ 时水～空气的界面张力为× 10－2N·m－1，当在20℃ 和100kPa下可逆地增

加水的表面积4cm2，则系统的ΔG为（ A ）。

(A) × 10－5 J ；(B) × 10－1 J ；

(C) －× 10－5 J ；(D) －× 10－1 J 。

4.在一个密闭

名词解释

胶体系统：一种物质以细分状态分散在另一种物质中构成的系统成为胶体系统

分散相:在分散系统中被分散的不连续的相称为分散相

分散介质：分散系统中连续的相称为分散介质

胶体：分散相粒子至少在一个尺度上的大小处在1~100nm范围内的分散系统称为胶体分散系统，或胶体系统，或胶体。

纳米材料;：在三维空间内至少有一维处于规定的纳米尺度范围内（1～100nm），则该种材料称为纳米材料

纳米污染：由纳米微粒对环境和人类健康所带来污染和危害

渗透：借半透膜将溶液（浓相）和溶剂（如水）隔开，此膜只允许溶剂分子通过，二胶粒或溶质不能通过

单分散溶胶：特定条件下制取的胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶

渗析：利用羊皮纸或由火棉胶制成的半透膜，将溶胶与纯分散介质隔开，这是因为这种膜的空隙很小，它不仅能让小分子或离子通过，而胶粒不能通过

纳米粒子（或纳米粉体），它们在空间的三维尺度均在纳米尺度内（均小于100nm），因此称为零维纳米材料。

胶体晶体：由一种或多种单分子分散胶体粒子组装并规整排列的二维或三维类似于晶体的有序结构成为胶体晶体

聚沉：溶胶中的分散相微粒互相聚结，颗粒变大，进而发生沉淀的现象。

毛细现象：由于液体表面张力的存在而引起的液体表面形态、性质变化的各种现象。CMC:表

1、从催化作用的角度，谈谈高分散金属催化剂上，金属原子如何排列？

(1)催化反应过程中，要完成催化作用，反应物分子必须被吸附到金属活性位上。被吸附的反应物分子数量越多，活化的几率就越高，相应生成物也越多。所以，金属表面的吸附性能很重要，关系到催化剂的选择性和催化效率的高低。(2)在催化剂表面金属原子的排列有三种类型，处于晶角，晶棱和晶面上三种。金属原子的吸附性与原子的不饱和度是成正相关的，而处于晶角和晶棱上的金属的不饱和度比晶面上的要高，另外，如果金属出现晶格缺陷时，也会提高不饱和度，从而提高吸附性能。(3)所以，一定程度上，金属催化剂上金属原子排列的越不规整，边，角，褶皱等处的原子越多，则这种金属催化剂的吸附性就好，其催化性能也会相应提高。 2、从表面热力学角度出发，谈谈高分散金属催化剂上，金属原子如何排列才能达到最佳？

从表面热力学角度讲，比表面积越低，表面自由能越低，表面就越稳定。经验的规律是：高的表面原子密度和表面原子的高配位数。这可以通过减小晶粒的比表面积并且确保只有低表面自由能的表面暴露在外来实现。球型催化剂最稳定，但考虑到活性的因素，金属颗粒通常被做成削角八面体的 3. 什么叫表面驰豫？什么叫表面重构？在催化研究中如何利用

一、 选择题

1、弯曲表面上附加压力的计算公式中p?2?R,R的取号为 ( A )

（A）液面为凸面时为正，凹面为负 （B）液面为凸面时为负，凹面为正

（C）总为正 （D）总为负 提示：凸面的附加压力方向与外压相同，附加压力与外压相加等于总压力。而凹面的情况相反。

2、下列说法中不正确的是 （ B ）

（A）生成的新鲜液面都有表面张力 （B）弯曲液面上的张力指向曲面的中心 （C）平面液体上没有附加压力

（D）弯曲液面上的附加压力指向曲面的中心

提示：液面上的表面张力总是垂直于边界与表面相切，指向液体的方向。

3、 液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素无关？ （ D ）

（A）温度 （B）液体密度 （C）重力加速度 （D）大气压力 提示：p?2?R??gh,与液体的性质和毛细管的半径r=Rcosθ,与大

气压力无关。

4、在一定的温度和压力下，有两个半径相同的肥皂泡，泡（1）在肥皂水中，泡内的压力为p1，泡（2）漂浮在空气中，泡内的压力为p2，

再者压力的关系为 （ C ） （A）p1?比较

提示：空中的肥皂泡

一、 选择题

1、弯曲表面上附加压力的计算公式中p?2?R,R的取号为 ( A )

（A）液面为凸面时为正，凹面为负 （B）液面为凸面时为负，凹面为正

（C）总为正 （D）总为负 提示：凸面的附加压力方向与外压相同，附加压力与外压相加等于总压力。而凹面的情况相反。

2、下列说法中不正确的是 （ B ）

（A）生成的新鲜液面都有表面张力 （B）弯曲液面上的张力指向曲面的中心 （C）平面液体上没有附加压力

（D）弯曲液面上的附加压力指向曲面的中心

提示：液面上的表面张力总是垂直于边界与表面相切，指向液体的方向。

3、 液体在毛细管中上升的高度与下列哪一个因素无关？ （ D ）

（A）温度 （B）液体密度 （C）重力加速度 （D）大气压力 提示：p?2?R??gh,与液体的性质和毛细管的半径r=Rcosθ,与大

气压力无关。

4、在一定的温度和压力下，有两个半径相同的肥皂泡，泡（1）在肥皂水中，泡内的压力为p1，泡（2）漂浮在空气中，泡内的压力为p2，

再者压力的关系为 （ C ） （A）p1?比较

提示：空中的肥皂泡

江南大学现代远程教育 第一阶段测试卷

考试科目:《表面化学》第1章到第2章（总分100分） 时间：90分钟

学习中心（教学点） 批次： 层次： 专业： 学号： 身份证号： 姓名： 得分：

一、单项选择题（本题共10小题，每小题2分，共20分）

1、对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是（ ）。 A、除去杂质，提高纯度 B、除去小胶粒，提高均匀性

C、除去过多的电解质离子，提高稳定性 2、影响表面张力的因素很多，但它与（ ）。

A、温度无关 B、外压力无关 C、 组成无关 D、 实际表面大小无关 3、在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后，会发生（ ）。 A、大水珠变大，小水珠变小 ； C、大水珠变小，小水珠变大 ； B为常数. 则表面吸附量为（ ）。

A、Γ = c/RT(