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1、固体表面键合及应用学习心得2013年，本人参加了黑龙江省专业技术人员继续教育知识更新培训，培训中选学了 哈尔滨工业大学化工学院姜兆华、姚忠平教授讲授的固体表面键合及应用课程。通 过学习，使我了解了固体表面研究的意义、固体表面的研究方向、固体表面研究的原理 方法及固体表面研究的进展情况；掌握了固体表面的一些相关知识；了解了部分固体表 面键合技术。通过学习，极大强化了我的专业知识。学习过程中受益匪浅，感受颇多， 我觉得本次培训非常有意义。以下就是我这次学习的主要体会：一、从催化作用的角度，谈谈高分散金属催化剂上，金属原子的排列问题（1）催化反应过程中，要完成催化作用，反应物分子必须被吸附到金属活性
2、位上。 被吸附的反应物分子数量越多，活化的几率就越高，相应生成物也越多。所以，金属表 面的吸附性能很重要，关系到催化剂的选择性和催化效率的高低。（2）在催化剂表面金 属原子的排列有三种类型，处于晶角，晶棱和晶面上三种。金属原子的吸附性与原子的 不饱和度是成正相关的，而处于晶角和晶棱上的金属的不饱和度比晶面上的要高，另外， 如果金属出现晶格缺陷时，也会提高不饱和度，从而提高吸附性能。（3）所以，一定程 度上，金属催化剂上金属原子排列的越不规整，边，角，褶皱等处的原子越多，则这种 金属催化剂的吸附性就好，其催化性能也会相应提高。二、从表面热力学角度出发，谈谈高分散金属催化剂上，金属原子如何排列才能
3、达 到最佳从表面热力学角度讲，比表面积越低，表面自由能越低，表面就越稳定。经验的规 律是：高的表面原子密度和表面原子的高配位数。这可以通过减小晶粒的比表面积并且 确保只有低表面自由能的表面暴露在外来实现。球型催化剂最稳定，但考虑到活性的因 素，金属颗粒通常被做成削角八面体的三、关于表面驰豫和表面重构，在催化研究中如何利用的讨论弛豫是指一个平衡体系因受外来因素快速扰动而偏离平衡位置的体系，在新条件下 趋向新平衡的过程，如果表面原子只有垂直于表面的原子，则称为表面弛豫；表面重构 是由于表面原子受力的情况与体内有所不同，或者由于有外来原子的吸附，最表面原子 常有垂直于或倾斜与表面的位移，表面下的数层
4、原子也会有垂直于或倾斜与表面的位移 的现象，重构后周期性损失，相邻原子键合或形成悬挂键，表面自由能降低，使得体系 稳定。反应往往是在表面进行，在选择某催化剂之后，提高催化剂的催化效率的一个重要 方法就是改变其表面，通过控制弛豫和重构的形成过程，得高活性表面结构，从而提高 催化剂性能。弛豫和重构过程的细节了解对改善催化剂操作性能具有关键的作用，重构 促进并稳定了对催化剂的修饰，反之若重构起破坏作用，就要设法抑制它。弛豫会使表 面的对称性降低，周期性变弱，表面原子的光滑性变差，表面原子受力不均，向体相靠 近，使得结构变化，由于表面原子比较活泼，在热力学上，表面原子易发生重排，又由 于动力学上因素的
5、限制，在低温下阻止了原子的重排，利用这一特点可以制备纳米材料， 也可以对半导体和晶型进行研究。四、金属密堆积的三种方式，关于比较其密堆积方式，配位数及其空间占有率金属密堆积的三种方式：六方紧密堆积，面心立方紧密堆积，体心立方紧密堆积。六方紧密堆积，第三层球的排列是再四面体空隙上进行的。形成ABABA.结构， 配位数为12，空间利用率为74.05% ；面心立方紧密堆积，在由六个球围成的八面体空隙 上进行，形成ABCABC 结构，配位数为12，空间利用率为74.05% ；立方体心堆积， 位于顶点的八个圆球只与位于体心的圆球接触，配位数为8,空间利用率为68.02%；之所以会形成三种密堆积的方式，是
6、因为原子和离子都具有一定的有效半径，可以 看成是具有一定大小的球体。在金属晶体中，金属键、离子键、范德华力没有方向性和 饱和性，晶体具有最小内能性，原子相互结合时，相互间的引力和斥力处于平衡状态， 这就相当于要求球体间做紧密堆。所以金属晶体中，微粒总是趋向于相互配位数高，能 充分利用空间的密度大的紧密堆积结构。从几何角度看，金属原子之间或者粒子之间的 相互结合，在形式上可以看作是球体间的相互堆积。如果将金属原子视为等体积的圆球， 按照几何角度密堆积只会出现三种堆积方式。五、关于表面自由能是否为正值，从热力学定律进行的分析表面自由能恒为正。分析如下：由封闭体系热力学公式可得：dG = RdT十说
7、也十部俨二一SWT十咐十尸就虫H习在恒温恒压下，可得：祕 k口而要使材料的表面增加，例如通过粉碎材料或表面打洞，都需要外界对表面做功，即 dG0，故Y0。所以表面自由能总为正值。另外，因为切开固体表面形成新表面必须要 使原子间键发生断裂，而断键需要能量这就需要对系统做功，这就导致表面总处于热力 学不稳定状态，表面自由能为正值。六、关于Langmuir单层吸附理论为何可用于化学吸附的讨论Langmuir吸附理论，其基本假设是：（1）单分子层吸附。气体分子只有碰到固体 表面上，才有可能被吸附，所以固体表面对气体分子只能发生单分子曾吸附。（2）固 体表面是均匀的。（3）被吸附在固体表面上的分子之间无
8、作用力。（4）吸附平衡是动 态平衡。而化学吸附的特点是单分子层吸附，由于吸附剂与吸附质之间形成化学反应，所以 化学吸附的选择性很强，依靠化学键产生化学吸附作用，可以忽略分子之间的作用力， 即范德华力，这与Langmuir吸附理论的基本假设基本吻合。并且通过查阅文献，自主以实例比较吸附（Adsorption）、吸收（Absorption）的异同 点。吸附也属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质 表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可 以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作 用，所以工业上经常利
9、用大面积的物质进行吸附，如活性炭、水膜等。吸附过程有两种 情况：物理吸附和化学吸附。吸附作用是催化、脱色、脱臭、防毒等工业应用中必不可 少的单元操作。吸收：使溶剂与气体混合物接触，利用各成分间浓度的差异，分离各气体成分的操 作。在吸收过程中，一种物质将另一种物质吸进体内与其融和或化合。以气体溶解于液 体，已得到所希望的溶液的操作成为吸收。通过学习，使我学到了一些好的工作方法，提高了专业技能，同时，也增强了自己 适应改革的能力。固体表面键合及应用的课程当中的一些新的概念和理念，我以前从未 涉猎到的知识面。这些课程资源给了我很大的启发，也给了我很大的帮助，让我认识到 自己在知识和新工作方法理念运用
10、上的不足，为我以后的工作指明了方向。只有有了广博的知识，才能在今后地工作中随心应手，运用自如，才会有创新，才 能适应新岗位。同时我感到只有丰富的知识还不够，还应该有高尚的道德修养，要形成 自己的独特的风格，当然这不是一朝一夕就能形成的，必须经过长时期的艰苦的反复的 实践，反复的学习和提高才能最终形成。这就是要我们不断学习、不断实践、不断总结 经验教训、不断完善和提高自己。在继续教育学习中，沟通非常的重要，前期已经谈到了和学校老师的交流，和 同学的交流，和学习中心老师的交流。因为这些交流可以让自己了解到很多及时的消息， 拓宽自己的信息流，并且对于学习中存在的问题寻找一个快速的解决方法。上学的时候， 在老师的教育下，我们相信知识就是力量。参加工作后，我更加深信这句话，让我们通 过学习不断壮大自己的“力量”吧。这次继续教育的目地是以专业技术人才的能力建设为核心。以提高专业技术人员 的创新能力、专业水平和科学素质为目地。通过这次学习，对固体表面键合及应用的概 念、理论和方法有了全面的了解。民族的振兴需要每个人充分发挥社会责任，我坚信 只要我们从自身做起，立足本职岗位尽职尽责，努力学习、扎实工作、不断创新、切实 肩负起我们的时代重任、中华民族的伟大复兴必将指日可待、以上就是我这次学习的心 得。姓名：报名号：工作单位:
