H_(2)在Pt表面的吸附行为研究进展

DOI:10.19551/jki.issn1672-9129.2021.03.203
H 2在Pt 表面的吸附行为研究进展
毛雨萌(重庆师范大学化学学院㊀沙坪坝㊀401331)
摘要:在多相催化反应中,催化剂表面的吸附是一个重要关键的步骤㊂Pt 作为一种常见的金属催化剂,具有良好的选择性㊁稳定性和活性,同时对H 2有良好的吸附行为,研究H 2在Pt 表面的吸附行为对于多相催化和储氢材料的研究具有重要的价值㊂本文简要介绍了H 2在Pt 表面的吸附态,吸附位置以及吸附的影响㊂通过对H 2在Pt 表面吸附行为的相关研究进行阐述和分析,推测H 2是直接在Pt 表面缺陷处发生物理吸附至化学吸附的转变解离活化的,H 2在Pt 表面的吸附行为有待进一步研究㊂关键词:H 2;Pt 表面;吸附
中图分类号:O643.3㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)03-0206-02
㊀㊀Pt 作为很多反应优异的催化剂,对H 2有良好的吸附行为[1]㊂大量实验事实表明,气 固相的多相催化作用是反应物分子首先吸附在固体表面的某些部位上,形成活化的表面中间化合物,使反应的能垒降低,反应加速,之后再经过脱附得到产物㊂研究H 2在Pt 表面的吸附对于催化氢解,催化脱氢,催化加氢等反应具有重大的意义,同时对更复杂体系的研究有一定的参考价值,所以,研究H 2在Pt 表面的吸附行为是很有必要的㊂
成本管理的重要性目前,众多研究者关于H 2在Pt 表面的吸附行为做了大量的研究,主要采用的方法有理论计算和实验表征㊂理论计算的方法主要有运用第一性原理密度泛函理论[2]进行研究和采用半经验的势函数模型进行研究,其中势函数模型有:Morse 势㊁嵌入原子模型(EAM)㊁Lennard -Jones 势模型㊁LEPS 势模型等㊂实验方法主要有:扫描隧道显微镜(STM)㊁电子能量损失谱(EELS)㊁热脱附谱(TDS)[3]㊁X 射线光电子能谱(XPS)㊁俄歇电子能谱(AES)㊁低能电子衍射(LEED)等㊂因为不同研究者使用不同的研究方法,在实验和计算时的标准不一样,所以研究结果难以统一化,故H 2在Pt 表面的吸附行为暂时未能达成共识,许多问题需要进一步的研究㊂本文通过对近年来的一些相关研究进行综述,使得对H 2在Pt 表面的吸附行为有更深一步的了解㊂
1㊀表面吸附行为的研究
气体分子碰撞到固体表面后发生吸附,依照吸附分子与固体表面的作用力的性质不同,可以将吸附分为物理吸附和化学吸附两大类㊂物理吸附实质是van der Waals 引力,而化学吸附实质是在固体表面和吸附物之间形成了化学键,因而化学吸附一般是单分子层的㊂化学吸附相比物理吸附,吸附物与表面的间隔更近㊂化学吸附需要活化能,而物理吸附不需要活化能,化学吸附能比物理吸附能大得多㊂
1.1吸附态㊂当吸附质被吸附后,可能会产生一种以上的吸附态,近年来,通过各种波谱,谱等实验方法可以证实各种吸附态的存在,同时也可以通过测定活化能和吸附热来判别吸附态㊂H 2吸附在Pt
表面有四种吸附态,两种属于分子吸附,两种属于原子吸附㊂胡庚申等人[4]用等离子体溅射的方法制备了Pt 膜,利用原位衰减全反射红外光谱(ATR -IR)研究了H 2在Pt 膜表面的吸附,结果显示红外谱图由三个峰组成,他们又对光谱进行曲线拟合,发现H 2在Pt 表面有三个物种[5]㊂
赛猫购购王春璐等人[6]通过Material Studio 软件的Adsorption Lo-cator 模块模拟H 2在Pt(111)表面的吸附过程,得到了物理吸附(记作H 2-Pt)和化学吸附(记作2H -Pt)两种吸附态,通过观察H 2在向Pt 表面慢慢接近这个过程中体系总能量变化时发现:当吸附距离大于0.32nm 时,为物理吸附,能量较稳定,当吸附距离从0.32nm 减小后,能量迅速下降,而当距离接近至不大于0,24nm 的时候,能量又升高了㊂由此可以推断出当吸附距离在0.32nm 左右时,该体系经历了物理吸附到化学吸附转变的过程㊂另外该推测结果也可以通过类比H 2在Fe 表面的吸附[7]得到㊂
1.2吸附位置㊂郭玉宝等人[8]根据第一原理的密度泛函理论,通过构造表面层模型来计算H 2在Pt(111)表面的吸附机制,H 2在Pt 表面主要有3种吸附位:空穴吸附位(Hollow)㊁桥吸附位(Bridge)㊁顶吸附位(Top),发现H 2在顶吸附位的吸附能最小,桥吸附位居中,空穴吸附位的吸附能最大㊂
侯路斌等人[9]采用Morse 函数和嵌入方法(EAM)构造了氢-氢㊁金属-金属和金属-氢之间的相互作用势,发现氢原子通常被吸附在Pt (100)㊁(110)㊁(111)表面的高配位数位置,也就是,Pt(100)的四重洞位,Pt(110)的长桥位,Pt
(111)面心立方的三重洞位㊂在Pt(211)表面,台阶边缘的四重洞位H5是氢原子最稳定的吸附位置,而四重洞位H4是Pt(311)表面氢原子最稳定的吸附位置,另外,不同晶胞最稳定的吸附位置不同,同时最稳定的吸附位置还受到固体表面覆盖度的影响[10]㊂
1.3吸附的影响㊂王春璐等人[11]在分析H 2在Pt 表面吸附过程中电子云密度分布变化时,发现H 2分子对Pt 原子有吸电子的效应,随着H 2在Pt 表面距离的接近,电子云密度增大,H -H 间距离增加,有利于氢的活化以及后续的催化加氢反应㊂郭玉宝等人[12]也发现,H 2在Pt 表面吸附过程中,H -H 键的键长变长了,吸附后H -H 键的振动频率比自由分子的振动频率降低,导致红移,H -H 键容易断裂,变成H 原子㊂另有实验发现[13]当H 2在Pt 表面吸附时,会使得氢活化,即H 2在Pt 表面的吸附催化了H 2的解离,利于形成H -Pt 成键的稳定吸附体系㊂
总之,H 2在Pt 表面的吸附有利于H 2的活化与解离㊂在多相催化反应中,底物在催化剂表面的吸附㊁解离㊁活化过程尤为重要㊂因为这一系列过程都发生在微观层面,而且是动态过程,难以观察和确定,故其中的学术观点众多,争议性很大㊂H 2在Pt 表面吸附活化过程,当前的主流机理有两种:一种是先物理吸附,再扩散到缺陷处解离活化,另一种是直接在缺陷处吸附解离活化㊂2019年[14]来自荷兰莱顿大学的研究团队通过巧妙构建弯曲Pt 表面结构,并结合高空间分辨率的一种方法,量化确认了第二种直接吸附解离活化的机理更加合理,于是,H 2在Pt 表面吸附行为的研究又向前迈了一大步㊂
2㊀结语
H 2在Pt 表面有不同的吸附态,在吸附过程中,发生了从物理吸附到化学吸附的转变过程㊂H 2在Pt 表面的吸附存在最稳定吸附的位置,不同的晶胞类型最稳定的吸附位置不同㊂H 2在Pt 表面的吸附有利于H 2的活化与解离㊂H 2在Pt 表面吸附活化的机理是直接在缺陷处吸附解离活化,据此,也可以猜测H 2是直接在Pt 表面缺陷处发生物理吸附至化学吸附的转变解离活化的㊂本文所综述的内容仍在发展中,相信在不久的将来,我们会发现H 2在Pt 表面吸附行为的更多奥秘㊂
参考文献:
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微波天线[4]胡庚申,胡鑫,谢冠,等.H 2在Pt 催化剂上吸附㊁脱附和氧化的原位动态衰减全反射红外光谱研究[C]//全国催化学术会议.2012.
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堕落新娘[6]王春璐,解增忠,赵毅,赵晓光,王丽新,任强,叶蔚甄.H_2在Fe,Pt,Ni 表面解离的模拟研究[J].石油炼制与化工,2019,50(02):50-56.
[7]Xie Weiwei,Peng Liang,Peng Daoling,et al.Processes of H 2adsorption on Fe(110)surface:A density functional theory
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DOI:10.19551/jki.issn1672-9129.2021.03.204
中职体育教学有效性如何提高
全球原油储存空间将三个月内用尽康㊀萌(江西省樟树市职业技术学校㊀331200)
摘要:随着时代的进步,中职学生的生活水平变得越来越高,身体状况却变得日益低下,部分学生甚至都处在了亚健康状态㊂因此,中职院校要提升对学生体育教学的重视程度,让每个学生都能有一个
斑蟊健康的身体,来应对未来生活中遇到的风风雨雨㊂目前,中职体育教师的教学模式非常固化,很难真正了解学生的实际需求,导致教学效果不甚理想㊂鉴于此,本文对中职体育教学有效性的提高策略进行了探索㊂
关键词:中职体育;教学有效性;提高策略
中图分类号:G633.96㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀文章编号:1672-9129(2021)03-0207-01
㊀㊀作为学生自我发展的主心骨,核心素养的主要内涵是指学生具备适应终身发展及社会需要的必备品性,是学生观念㊁感情㊁能力等的综合表现㊂在中职体育课堂中,体育核心素养是指学生通过体育学科学习而逐步形成的正确价值观念㊁必备品格与关键能力,应得到正视,需要学生从运动中去了解,也需要体育教师的正向指引,更需要学校的支持㊂但是,随着学生学习任务的不断加重㊁过长时间没有运动,导致许多学生对体育课存在抵触心理,或者在潜意识里觉得体育课就是被占的课程或只是简单的玩耍,并没有认真对待㊂1㊀中职体育教学开展的困境
1.1教学体系不完善㊂当前,很多中职院校的教师严重低估了体育课程对学生的重要意义,单纯地认为学生上体育课只是跑跑步就可以了㊂这种想法是非常错误的㊂中职体育教学并非让学生随意锻炼身体,应该是在教师的指导下,系统性地学习必要的运动知识㊂这样不仅能帮助学生掌握更多的锻炼方式,还能有效避免学生在运动中受到伤害㊂因此,学校要制定一些规章制度,要求体育教师制定合理
的教学计划,并将计划贯彻执行㊂这样才能让中职体育课程顺利㊁有效地开展下去㊂
1.2教学模式没有新意㊂很多中职体育教师在授课时,只是简单地对学生进行运动理论的教授,并且在组织学生运动实践时,也只会做一些简单运动,如跳远㊁仰卧起坐等㊂这种教学模式根本无法满足学生的需求㊂相对枯燥的体育运动可能会让学生对体育课程倦怠,从而失去学习体育知识的兴趣㊂长此以往,学生很难达到教材规定的体育目标,体育教师的授课积极性也会逐渐降低㊂
1.3教学观念老旧㊂中职体育教学应该随着社会的变化而不断升级,这样才能让学生在身体㊁心理上都跟上时代的进程㊂但是,中职体育教师在开展教学工作时,经常是利用以前的教学思路指导学生运动㊂由于现代信息普及化,学生对世界的了解变得更多,以往的运动模式已经很难吸引学生的兴趣㊂因此,教师若想改变体育教学现状,必须力求改变,才能有所收获㊂
2㊀中职体育教学有效性的提高策略
2.1完善教学体系㊂好的教学体系是成功开展体育教学的开始㊂因此,教师必须要加强对教学体系的认识,不断吸收新的教学观念㊂这样才能让体育教学工作又好又快地发展㊂体育教师要加强对学生的全面引导,让学生明白体育锻炼的重要意义,并针对不同学生的身体素质水平,结合相关的体育理论知识,构建出对学生有切实帮助的教学计划,真正强化学生体魄㊂同时,学校要严格管控体育教学课时,杜绝其他科目侵占体育课时的现象,保证每一位学生都能进行很好的体育锻炼,帮助学生舒缓课
业压力,达到放松身心的目的㊂体育教师在进行教学时,要注重培养学生的体育精神㊂这样才能给中职体育教学注入灵魂,让学生在拥有好身体的同时,灵魂也能得到升华㊂
2.2丰富教学方式㊂随着科技的进步,很多新兴技术已经被应用到了教学中㊂中职体育教师也要结合体育科目的特点,探索合适的教学方式㊂例如,体育教师可以通过网络,分享给学生一些优秀的体育视频,并引导学生观察视频中的运动技巧㊂这样不仅能激发学生的锻炼热情,还能扩充学生的体育知识㊂很多中职学生都喜欢 追星 ㊂根据这个现象,中职教师可以让学生看一些明星的比赛㊂同时,教师可以针对比赛内容进行分析㊂这样不仅能拉近师生距离,还能让学生对教师的博学产生仰慕心理,进而加深对体育课程的喜爱程度㊂
2.3组织游戏教学㊂在中职学校中,大部分学生都处于十匕八岁的年龄段㊂这个年龄正是活泼好动的时候,他们对新鲜的事物有着强烈的好奇心,对游戏有着很大的兴趣㊂同时,他们也正处于身体和智力发展的黄金时期,因此在教学过程中促进他们的身心健康发展是体育教学的重要目标之一㊂和普通高中㊁大学不同的是,中职学校的学生对老师的抵触情绪较大,叛逆心较强,所以在进行体育教学时,要根据每个学生的情况进行适当引导㊂科学合理地采用游戏法,既可以提高教学的趣味性,又可以促进师生之间的和谐关系,能够收到很好的效果㊂
作为游戏组织者的教师,必须时刻注意学生在游戏中的表现,发现有些学生注意力不集中或不知道游
戏怎么做时,教师要及时给予帮助,让游戏顺利进行㊂在游戏过程中,教师还要加强学生规则意识的养成,对于不遵守规则的学生要及时制止并进行耐心的教育㊂游戏活动量要适中,不可以因为游戏有趣就让学生超负荷运动,教师要适时停止游戏,让学生得到休息㊂必须注意的是,游戏中也存在一些安全隐患,教师必须在游戏前对学生讲解游戏注意事项,一切要以安全为重㊂
3㊀结语
综上所述,中职体育教学是一个漫长的过程㊂教师需要不断发现教学中的问题,然后积极寻相关的理论资料,并结合实际情况进行整改,才能让中职体育教学摆脱困境,走向光明㊂因此,中职体育教师要时刻警醒㊁时刻学习㊁不断进步,在面对体育教学中的问题时,才能保持一颗平常心,进而提升中职体育教学的效果,为我国的中职体育教学事业添砖加瓦㊂参考文献:
[1]杨俊彪.论中职体育教学改革的创新与实践[J].考
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[2]郭华斌.中职学校中体育教学中若干问题分析[J].中外交流,2018,(52):125.
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[11]王春璐,解增忠,赵毅,赵晓光,王丽新,任强,叶蔚甄.H2在Fe,Pt,Ni表面解离的模拟研究[J].石油炼制与
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作者简介:毛雨萌.1999年8月㊁女㊁汉㊁河南南阳㊁本科㊁重庆师范大学㊂
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本文发布于:2024-09-23 12:22:52,感谢您对本站的认可!

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