固体催化剂的结构基础

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1、第二章固体催化剂的结构基础2-1固体中键合结构类型1.离子固体阳离子和阴离子通过静电作用结合而成。(离子键)特点：熔点高、溶于极性溶剂、晶格能高。2.金属固体自由电子模型、能带理论。(金属键)特点：传热导电、延展性。2021/7/1522-1固体中键合结构类型3.共价网络固体原子以共价键结合而成。特点：熔点高、硬度大、晶格能高。4.分子固体分子以分子间力结合而成。(分子间力、氢键)特点：低熔点。2021/7/1532-2晶体结构大量测试研究表明，固体催化剂的表面键合能力，即吸附活化表面反应分子的能力，强烈依赖于表面及其形貌特征，它们又关联到体相的物理和化学性质。对于金属催化剂，主

2、要关注的是立方结构(bcc、fcc)和六方密堆(hcp)结构；对于非金属催化剂，则需要关注更为复杂的结构。2021/7/1541895年Roentgen发现X射线，1912年Bragg首次用X射线衍射测定晶体结构，标志现代晶体学的创立。晶体内部原子、分子结构的基本单元,在三维空间作周期性重复排列，我们可用一种数学抽象—点阵来研究它。若晶体内部结构的基本单元可抽象为一个或几个点，则整个晶体可用一个三维点阵来表示。1.点阵结构与对称操作2-2晶体结构2021/7/1551.点阵结构与对称操作点阵结构；点阵是一组无限的点，点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。在平移的对称操作下（连结点

3、阵中任意两点的矢量,按此矢量平移）,所有点都能复原,满足以上条件的一组点称为点阵。从任意点的平移，必须指向另一点阵点。我们研究的晶体含有各种原子、分子，它们按某种规律排列成基本结构单元，我们可按结构基元抽象为点阵点。2-2晶体结构2021/7/156(a)(b)(c)(d)一维周期排列的结构及其点阵（黑点代表点阵点）(a)Cu(b)石墨(c)Se(d)NaCl2-2晶体结构2021/7/157（a）Po（b）CsCl（c）Na三维周期排列的结构及其点阵（黑点代表点阵点）2-2晶体结构2021/7/158晶体结构点阵结构基元+晶体结构=点阵+结构基元2-2晶体结构2021/7/15

4、9空间点阵、点阵参数、点阵单位和晶格(空间格子)abcαβγxyz选取三个不平行、不共面的单位向量a,b,c,可将空间点阵划分为空间格子。空间格子一定是平行六面体。2-2晶体结构2021/7/15102-2晶体结构2021/7/1511cPcIcF立方a=b=c90°===每个格子(晶格)所包含的阵点的个数：1242-2晶体结构2021/7/1512晶胞：晶体的最小重复单元，通过晶胞在空间平移无隙地堆砌而成晶体。晶胞一定是平行六面体。晶胞有单晶胞(素晶胞)和复晶胞之分。XYZCsCl晶胞Cs＋:Cl﹣:2-2晶体结构2021/7/15132.晶面及其标记晶体的空间点阵可划分为一族

5、平行而等间距的平面点阵,晶面就是平面点阵所处的平面.空间点阵划分为平面点阵的方式是多种多样的.不同的划法划出的晶面(点阵面)的阵点密度是不相同的.意味着不同面上的作用力不相同.晶体外形中每个晶面都和一族平面点阵平行，可根据晶面和晶轴相互间的取向关系，用晶面指标标记同一晶体内不同方向平面点阵族或晶体外形的晶面。2-2晶体结构2021/7/15142.晶面及其标记设有一平面点阵和3个坐标轴x，y，z相交，在3个坐标轴上的截数分别为r，s，t（以a，b，c为单位的截距数目）。截数之比即可反映出平面点阵的方向。但直接由截数之比r:s:t表示时，当平面点阵和某一坐标轴平行，截数将会出现∞。

6、为避免出现∞，规定用截数的倒数之比，即1/r:1/s:1/t作为平面点阵的指标，且这个比值一定可化成互质的整数之比1/r:1/s:1/t=h:k:l，平面点阵的取向就用指标表示，即平面点阵的指标(Miller指标)为(hkl)。2-2晶体结构2021/7/1515(r,s,t为晶面在三个晶轴上的截长,h,k,l为晶面指标.)晶面在三个晶轴上的倒易截数之比.晶面指标为（553）xyz(553)abc2-2晶体结构2021/7/1516晶面符号并不仅代表一个晶面,而是代表一族晶面(100)(110)(111)在点阵中的取向2-2晶体结构2021/7/1517(111)(111)(22

7、1)(221)当对晶体外形的晶面进行指标化时，通常将坐标原点放在晶体的中心，外形中两个平行的晶面一个为（hkl），另一个为（hkl）。2-2晶体结构2021/7/1518平面点阵族(khl)中相邻两个平面间的垂直距离用d(hkl)表示，d(hkl)又称晶面间距，它与晶胞参数和晶面指标有关，例如对立方晶系为：2-2晶体结构2021/7/15193.金属晶体的结构金属晶体是金属原子或离子彼此靠金属键结合而成的。金属键没有方向性，金属晶体内原子以配位数高为特征。球的密堆积中最基础、最重