《界面翻译》word版

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1、摘要尽管催化作用的研究是个成熟的领域，但是最近在实验和理论技术方面的进步极大地促进了对催化作用中复杂表面过程的理解。很有趣的一方面是在非均相体系反应中相互吸附粒子的作用。实验表明有机的和无机的相互吸附粒子都能提高表面活性和选择性。我们开始时把吸附物与吸附物的反应分类，它们的类型可以改变金属表面的反应。我们然后回顾了众多的系统，在这些系统中，这些效果已经通过实验和理论观察到了。详细讨论了其他的碳吸附物中烯烃的氢化作用，手性表面模板，和碱金属、卤化物、其他无机“毒物”等体系来提高选择性。最后，处理了

2、未来的研究方向和悬而未决的问题。序言催化剂这个术语在1836年第一次由J.J.Berzelius提出来的，他曾经说过这样的一段话，“一些物质里所拥有的催化力是能被反映出来的，因为它们确实是存在的，并不是人们之前所理解的那样，催化力在特定温度下的分子中是处于睡眠状态，只有被自身的反应唤醒的。”Berzelius作为一个享有极高声誉的权威，用这样的话去总结催化剂，恰恰说明了催化剂的研究是非常复杂的。当初为了工业上的应用而创造出的催化剂，比如Mo12BiFe2NiCo7MgSb0.9Ti0.1Te0.

3、02Cs0.4Ox这样的一种氧化催化剂，确实是一个包含了很多不同成分的复杂体系。表面领域的科学家在催化剂所包含的重要金属特性，比如结构和结晶度，金属在双金属表面的结合，以及金属载体相互作用这些方面，已经取得巨大的成就。但是在一个拥有很多被吸附物的金属表面之间发生了什么呢，在这个问题我们还没有更深的认识，所以在这方面的研究会在催化剂行为这方面上产生了意义深远的影响，并且人们会越来越有兴趣去理解实际使用体系。在非催化体系中，人们已经充分的了解到这些被吸附物-被吸附物相互作用的重要性。一个显著例子就是

4、在诸如Au,Ag,Cu,andPd这些金属的fcc(111)晶体平面上自结合单分子层构造。一种由烷硫醇组成的单分子层，这个单分子层里包含了硫基“头”团和碳氢化合物“尾巴”团。正如图1所示的那样，这些单分子层在金属表面沉淀下来，并且最终会因为增加的被吸附物的相互作用而使得覆盖范围有着增加的趋势，从而形成了多元相。在一个清晰可辨的晶体结构中，形成了单分子层的最终物相。这个最终单分子层的几何结构是建立在相邻硫醇的相互作用基础上，如果改变硫醇结构则会导致单分子层属性的改变。然而，低硫醇覆盖范围或者混乱形

5、态的单分子层可能会比较容易打破金属表面，从而完全形成的单分子层在热力学方面来说就显得更稳定了，可以当做一种非常出色的抗蚀。图1.在金属fcc(111)面上的三相自组合单分子层的构造A：混乱的硫醇，B：有斑纹相，C：全单分子层。硫用黄色表示，碳用褐色表示我们需要注意的是，在被吸附物之间的相互作用同时也可能导致在表面结构上更多的微小变化。临近位置的金属添加原子而使得金属晶格发生松弛，这可以影响到额外添加原子的吸附性和散布性。这些效应已经被Eigler&coworkers的STM图像完美展现出来，与此

6、同时，在通过诸如量子围栏和量子假设这样形状临近位置上的电子密度，这些图像也能演示出具有有序结构的被吸附物的影响。我们为了研究，比如催化作用的连贯影响，也考虑了一些特殊相互作用，以此来控制生物学上以及类似的催化剂行为。对于表面领域的科学家而言，理解这些控制这些催化剂的原理的同时，同时也会有一个目标：在被吸附物（基片）和靠近催化剂特殊活跃位置的那一部分之间的特殊的，可协调的相互作用，经常在多样化的环境中提高了被吸附物的选择性和活跃性。酶中到处可见这样的相互作用，并且人们已经成功将类似的催化剂工程化，

7、例如使用芳香族配合基卟啉的修正。最近，关于这些相互作用的控制取得的成果，人们也越来越对不同化学反应的“仿生”异质催化剂的发展产生兴趣。在这里,我们将要综述几个近期关于被吸附物之间的相互作用的研究：表面覆盖对乙烯氢化的影响，对掌性模板关于不对称氢化的吸附作用，使用硫的表面修正来改善化学选择性，以及作为催化剂的碱金属和卤化物的吸附作用。2通过吸附改变表面行为的机制-吸附的相互作用这篇手稿中所讨论的吸附作用的物理起源可以分为两类——几何作用和物理作用。几何效应归因于与一个吸附，这种吸附通过改变其他吸附

8、反应的方式来改变表面的物理结构。几何效应可进一步分为三个子类，即系综效果，表面结构调整和分子识别。电子效用是指由于吸附诱导使一个表面附近电子分布发生改变，它可以划分为相应的通过表面效应，偶极-偶极相互作用和非特异性相互作用。在下面的案例研究中我们将讨论到，解析一个给定的催化行为的效果往往是相当困难的，各种效果的结合或许对具有催化行为的相互吸附有影响。系综效果。这些影响还也不是一般吸附之间直接相互作用的结果，而是有改变金属原子簇大小的吸附特点，所以只有一定规模的集群。由于竞争反应可能需要不同数量的