表面化学反应的研究

表面化学反应可分为两种类型：一是表面物质参与的化学反应，反应前后表面组成和结构均发生了相应的变化；另一类是借助于表面，但反应前后表面未发生变化（不排除反应过程中的结构重排）的化学反应。对于前者的深入研究，大大加深了人们对材料科学、电化学和化学腐蚀机制的认识；而后者则是研究多相催化反应的基本问题。现在已经知道， 表面催化的化学反应，一般要经历下述几步：反应物质在表面上的吸附； 吸附物种在表面的迁移；吸附物种的表面反应和反应产物从表面的脱附。对这类表面化学反应的研究主要集中在研究表面吸附物种的化学组成与结构，以及表面物种的反应动力学和表面反应机理等方面。70 年代发展起来的高分辨电子能量损失谱（HREELS）是研究表面吸附物种和表面反应机理的行之有效的方法之一。其分析原理和已经广泛应用于物质结构测定的红外光谱相类似。高度单色的低能电子与表面分子发生非弹性碰撞，使表面分子的某些振动能级受到激发而本身损失一部分能量， 这种散射电子能量的损失对应于表面分子的特定的振动模式。因此，对这种能量损失进行仔细的理论分析，辅之于程序升温反应谱（TPRS）能获得较为完整的表面吸附物种的结构和表面反应机理的知识。60 年代以来，分子束技术已应用于在原子尺度上研究气体分子的反应动力学。Yates、Somorjai、Ertl 等许多杰出的科学家将这些技术推广到表面的研究中，从而使表面吸附和表面反应动力学的研究向前迈进了一大步，并且为表面反应的理论研究和催化反应应用研究的相互关联奠定了基础。