Адсорбция H2 , CO, CO2 и окисление CO на тантале и оксиде тантала (V), модифицированных термической и плазмохимической обработками

• Автор: Братчикова, Ирена Геннадьевна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Общие сведения о свойствах Та и Та2Оз.

1.2. Взаимодействие тантала с водородом

1.3. Взаимодействие тантала с кислородом и монооксидом углерода

1.4. Каталитические свойства тантала и его соединений

1.5. Реакция окисления СО на металлических и оксидных катализаторах

1.6. Влияние термообработок на каталитическую активность металлов

1.7 Плазмохимическая обработка поверхности катализаторов и

адсорбентов
1.8. Модифицирование электронного состояния поверхности металлов
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1. Образцы и методика их обработок
2.1.1. Фольга тантала
2.1.2. Оксид тантала V
2.2. Методика проведения адсорбционных опытов.
2.2.1. Методика получения изотерм адсорбции.
2.2.2. Методика изучения кинетики адсорбции газов
2.2.3. Методика проведения дссорбционных опытов.
2.3. Методика проведения каталитических опытов.
2.4. ИКспектроскоиическое исследование хемосорбированных слоев Такаташзаторов
2.5. Квантовохимические кластерные расчеты
ГЛАВА 3. ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ ВОДОРОДА НА ТАНТАЛЕ
3.1. Изотермы адсорбции водорода на Тафольгс
3.2. Квантовохимические расчеты кластеров ТаН и ТаН2
3.3. Тсрмолссорбпия водорода с Тафольги
3.4. Кинетика адсорбпии водорода на Тафольге.
ГЛАВА 4. ИЗУЧЕНИЕ АДСОРБЦИИ СО НА ТАНТАЛЕ
4.1. Изотермы адсорбции СО на Тафольге
4.2. Квантовохимические расчеты кластеров ТаСО.
4.3. Взаимодействие тантала с СО при повышенных температурах
4.4. Влияние термообработок Тафольги в различных средах на адсорбцию СО
ГЛАВА 5. АДСОРБЦИЯ ОКСИДОВ УГЛЕРОДА НА ОКСИДЕ ТАНТАЛА V
5.1. Изогермы адсорбции С на Та5
5.2. Влияние плазмохимической обработки Та5 на адсорбцию СО
ГЛАВА 6. КАТАЛИТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ТАНТАЛА И ЕГО ОКСИДА В РЕАКЦИИ ОКИСЛЕНИЯ СО
6.1. Вляние термоградиентной и плазмохимической обработок на каталитическую активность Тафольги и Та5.
6.2. ИКспсктроскопическое изучение хемосорбированных соев танталовых катализаторов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Скорость процесса определяли по изменению давления водорода и по изменению сопротивления образцов Та в ходе процесса. И 0 на ед. В условиях, когда можно пренебречь обратным процессом десорбции, величина я представляет собой вероятность прилипания. На поверхности, свободной от сорбированного кислорода, при К величина я была близка к единице до момента, когда количество сорбированного водорода достигало 5x молекул см, а затем резко падала при увеличении количества
сорбированного водорода до x молекул см . При 8 К величина 5 резко
уменьшалась до значения молекул см после чего оставалась постоянной до 5x4 молекул см2 и при больших количествах сорбированного водорода падала до юлекулсм2. Сорбированные слои О2 практически не оказывают влияния на последующую сорбцию Н2, если концентрация кислорода не превышает ЗхЮ1 молекулсм2. Если же толщина адсорбированного слоя увеличивается, то с некоторого критического количества кислорода 3,4x1 молекул наблюдается резкое уменьшение величины я на несколько порядков. Энергия активации кинетики сорбции Н2 для чистого Та близка к кДжмоль, а после покрытия кислородом резко возрастает до 0 кДжмоль. Авторы объясняют уменьшение 5 при К для чистой поверхности Та образованием поверхностной рфазы ТаНх , диффузия через которую в объем резко падает. Высоковакуумный отжиг при температурах 0 К приводит к частичному разложению метастабильного адсорбированного слоя кислорода, который образуется на поверхности Та при комнатной температуре. В этом случае состояние поверхности уже не зависит от предварительных обработок. Если сорбция Н2 протекает при более высоких температурах, то поглощение водорода сначала происходит очень медленно вследствие наличия на поверхности Та почти непроницаемого слоя кислорода, и коэффициент прилипания водорода составляет 1Г . В работе изучена зависимость поглощения водорода чистыми Та и ЫЬ от температу ры и давления коэффициента прилипания отношение числа атомов Н2, входящих в объем, к удвоенному числу молекул Н2, ударяющихся о поверхность. Обнаружено, что при комнатной температуре и давлении водорода 2,2x1 У5 мм рт. Авторы объясняют этот факт теоретически тем, что образование хемосорбированного слоя водорода на поверхности дает такие поверхностные состояния, энергия которых ниже чем энергия состояния в массивной системе и преимущественно заполняются именно эти состояния. Величину скорости сорбции водорода и коэффициент прилипания можно увеличить, если нанести тонкий слой Рб, Р1 иди на поверхность Та. Слой Рс1 толщиной в один атом снижает величину коэффициента прилипания, а при толщине покрытия более одного атома происходит резкое увеличение коэффициента до значения близкого к единице. По мнению, авторов этот эффект связан с фазовым переходом в Р1 при покрытиях, превышающих монослой. В работе была изучена низкотемпературная термоактивированная десорбция атомов водорода с поверхности танталовой пластинки. Опыты проводили в сверхвысоком вакууме мм рт. Поверхность Тапластинки подвергалась бомбардировки ионами Н при К, за счет чего происходило их
поглощение до значений 18х см . При нагревании от К до 0 К наблюдалась десорбция водорода. Низкотемпературная десорбция происходила порциями с грани Та 1, а для граней ТаЮ0 и Та 0 основная часть водорода выделялась в одной порции. Коэффициент десорбции десорбированного водорода по отношению к поглощенному для грани Та1 составил 0,, а для граней ТаЮО и ТаПО 0, и 0,5, соответственно. Наблюдаемая при этом величина энергии активации десорбции для грани Та 1 составила ,1,1 кДжмоль. Наблюдаемые эффекты объяснены тем, что скорость десорбции определяется скоростью диффузии комплекса атом вакансия. В работе на примере модели системы Та0Н2 проведено исследование адсорбированных частиц газа методом термостимулированной десорбции молекулярного водорода при температурах 0 К и К. Определены энергии активации десорбции, которые составили при этих температурах 0, и 2, эВ, соответственно. Состояние водорода с более высокой энергией приписано связи ТаН. Указано, что оба адсорбционных состояния образуются одновременно.