催化作用原理幻灯片.ppt

6。费米能级（Ef) 费米能级：半导体中电子的平均能量。 与电子的脱出功直接相关，与导电性有关。（？） 脱出功( ?)：把一个电子从半导体内部拉到外部， 变成完全自由的电子时，所需的能量。 导带 满带 Ef ? 费米能级Ef 和电子能级 Ei 出现的几率? ?= Ni / ni = 1 / [ e(Ei-Ef)/ kT ] ni代表能级Ei 的电子的微观状态φi1 、φi2、φi3 。。，φini 的数目； Ni代表处在这些微观状态中的电子数目，即： Ei 1 2 3 Ni φi1 φi2、 φi3 。。， φini k--- 玻兹曼常数 T--- 绝对温度 讨论： 1）当T= 0°K 时， 若 E i E f , 则 ? = 1 若 E i E f , 则 ? = 0 2) 当T 为任何温度时， 若 E i= E f , 则 ? = 1/2 T= 0°K 0 0°K时各能级的电子出现的几率 Ef E 1 1/2 Ef E 1 1/2 0 T= 0°K T ≠0°K ? ? 7 半导体里掺杂杂质 Ef ?(E) 0 1/2 E E Ef 0 1/2 ?(E) 费米能级移动对半导体电性质的影响 （a） (b) 表7.1 施主受主杂质对半导体脱出功导电率的影响 杂质种类 脱出功变化 导电率变化 导电率变化 （n型半导体） （p型半导体） 施主 ↑ ↓ 受主 ↑ ↓ ↑ ↓ * 根据扩散第二定律， 第三章 多相催化反应动力学 一、催化反应动力学方程 1。质量作用定律 aA吸 + bB吸 cC + dD V ∝ kΘAΘB A吸 + B吸 2C吸 + D吸 V ∝ kΘAΘBΘ0△v Θ0： 表面空中心分数 2。动力学方程的建立 (1) 表面反应为控速步骤 1）单分子反应 A+ K AK BK B + K V=k2ΘA ΘA= λP/(1+λP), V=k2λP/(1+λP), k3 k1 k-1 k2 k-3 讨论： （i）若A吸附很弱λP《1， V=k2λP=kP lnP0/P=kt , P=P0e-kt 若A吸附很强， λP》1， ΘA= 1 -dp/dt=k2 P= P0-k2t (1) 表面反应为控速步骤 ⅱ）除了反应物之外如其他产物同时吸附 由于活性吸附中心减少，使反应被抑制，其动力学 形式发生改变。 ΘA= λAPA/(1+λAPA+λBPB), 由此，反应速度是 V= -dPA/dt = k2ΘA=k2λAPA/(1+λAPA+λBPB), PB代表产物的分压. 讨论： a)当产物B的吸附强于反应物A的吸附时，或PB大于PA时，即1+λBPB λAPA ，V = k2λAPA/(1+λBPB), b)若产物的吸附很强， V = k2λAPA/λBPB, 求活化能E 由于多相催化反应的速度与温度的关系服从阿伦 尼乌斯公式，k = koe-E/RT dlnk/dT = E/RT2,由于催化反应是复杂反应，因 此 k 往往是几个基元反应速度常数的组合， 如上述反应（单分子吸附）中 k= k2λ， k2 = k0e-E2/RT, λ=λo eQ/RT, Q是吸附热。 放热吸附Q为正值，吸热Q为负值。 ∴ dlnk/dT = dlnk2/dT+ dlnλ/dT = (E2-Q)/RT2 (E2-Q)为表观活化能。 提问：单分子反应中产物吸附时，活化能E=? 双分子反应 ⅰ）两种反应物分子A和B吸附在表面上进行反应 A + B → C + D （Ⅰ）A + K = AK （Ⅱ）B + K = BK （Ⅲ）AK+ BK → C + D + 2K 其中（Ⅲ）为控制步骤，根据控制步骤的特点和表面质量作用定律，得到其速度方程为 V = k3ΘAΘBΘo△ν，Θo 是指空中心分数，△ν是 k3 K1 K-1 K2 K-2 指产物分子与反应物分子占据的中心数之差。 用平衡法进行处理，即第三步为控