工业催化原理第五章第一讲.ppt
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1、第五章半导体催化剂 第一讲宋伟明,Chapter 5 Metal oxide catalyst 5.1 Theory of semiconductor energy belt 5.1.1 Semiconductor type 5.1.2 Energy belt 5.1.3 Fermi energy 5.2 Metal oxide adsorption,5.3 Oxidation tend,acid and catalysis performance of metal oxide reaction of 5.3.1 Oxygen species and their function 5.3.2
2、Oxidation of ethene 5.4 Effect of semiconductor properties on activity 5.5 metal sulfid catalystEnd of chapter 5,金属氧化物:复合氧化物;固溶体、杂多酸、混晶等。催化作用和功能:主催化剂、助催化剂、载体等 应用:主要催化烃类选择氧化。所用催化剂主要分三类:1)过渡金属氧化物,2)金属氧化物,3)原态为金属,但其表面吸附氧形成氧化层。金属硫化物:半导体型化合物。单、复合组分系。,5.1半导体的能带结构基本概念,1.n type 靠与金属原子结合的电子导电,叫n-型(Negative T
3、ype)半导体。2.P type靠晶格中正离子空穴传递而导电,叫p-型(Positive Type)半导体。,Semiconductor type,n型半导体:含有能够给电子的杂质,此电子输入空带而成为自由电子,空带变成导带。此杂质叫施主杂质。,ZnO中Zn过量,它存在于晶体内间隙处,Zn+束缚一个e,以保持中性。Zn+e is called donor,Zn2+O2-Zn2+O2-Zn2+O2-O2-Zn2+O2-Zn2+O2-Zn2+Zn2+O2-Zn2+O2-Zn2+O2-,P 型半导体:含有易于接受电子的杂质,半导体满带中的电子输入杂质中而产生空穴,此杂质叫受主杂质。,NiO中Ni缺位
4、。Ni3+Ni2+acceptor,Ni2+O2-Ni2+O2-Ni2+O2-O2-Ni2+O2-O2-Ni2+Ni2+O2-Ni2+O2-Ni2+O2-O2-Ni2+O2-Ni2+O2-Ni2+,Li+消灭一个M2+,Fe3O4 Fe3(Fe2+,Fe3+)O4 没有“donor and acceptor”,Back,不含杂质,具有理想的完整的晶体结构,具有电子和孔穴两种载流体。,3.本征 semiconductor,4.半导体的形成,1)n型半导体的形成在空气中加热ZnO产生极少量的ZnZn可以看成由Zn2+束缚两个电子,它不稳定,容易给出电子,产生电子导电形成n型半导体,2)p型半导体在
5、空气中加热NiO会吸氧。少量Ni2+变成Ni3+,NI3+实际是Ni2+束缚了一个正电荷或一个空穴,温度不高时,就可以脱离Ni2+离子而形成空穴,构成p型半导体,称Ni3+为受主。,5.1.2 Theory of semiconductor energy belt,1 Energy belt,2个Na+23S1 N个Na N3S1,Back,半导体的能带结构及其催化活性 本征半导体 n-型半导体 p-型半导体 绝缘体图3-36各种固体的能带结构,半导体的能带结构是不迭加的,形成分开的带,价带,空带,禁带(能量宽度为Eg)。金属的Eg为零,绝缘体的Eg很大,各种半导体的Eg居于金属和绝缘体之间。
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