Способ определения параметров гетерогенных каталитических реакций многоатомных соединений,ионизирующихся на поверхности твердого тела

 

Изобретение относится к области гетерогенного катализа, а именно к способам определения параметров гетерогенных каталитических реакций многоатомных соединений, ионизирующихся на поверхности твердого тела. Цель изобретения - обеспечение возможности определения числа активных степеней свободы участвующих в распадах молекул на поверхности твердого тела, энергии активации распада на поверхности, а также повышение точности определения потенциалов ионизации. Исследуемое вещество напускают на поверхность твердого тела. Снимают зависимость тока ионов, слетающих с поверхности, от темпера-. туры поверхности до уменьшения вели-- чины тока ионов. Затем снимают зависимость тока ионов от температуры при наличии электрического пoляJ для этого прикладывают ускоряющий потенциал , создающий поле у поверхности, до величины не более 10 В/см. По этим данным строят графики зависимости тока ионов от температуры. Определяют по графикам положение температур максимумов токов иоНов и температур точек перегибов без электрического поля и при наличии электрического поля. Искомые параметры определяют .из математических зависимостей , введенных авторами. 2 ил. (Л с 00 СП о сл со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU „„1350590

А1,(д1) 4 С 01 N 27/62

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTGPCHGMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4072002/31-25 (22) 02.06.86 (46) 07.11.87. Бюл. N - 41 (71) Физико-технический институт им. А.Ф.Иоффе (72) Н.M.Áëàøåíêoâ и Г.Я.Лаврентьев (53) 541. 128 (088. 8) (56) Кондратьев Б.M. и Никитин Е.Е.

Кинетика и механизм газофазных реакций. M.: 1975.

Расулев У.Х. Поверхностная ионизация органических соединений и ее приложение. Дис. на соиск. учен. степ. д-ра физ.-мат. наук. Л.: 1979. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ

ГЕТЕРОГЕННЫХ КАТАЛИТИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

МНОГОАТОМНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ИОНИЗИРУЮЩИХСЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ТВЕРДОГО ТЕЛА (57).Изобретение относится к области гетерогенного катализа, а именно к способам определения параметров гетерогенных каталитических реакций многоатомных соединений, ионизирующихся на поверхности твердого тела.

Цель изобретения — обеспечение возможности определения числа "активных" степеней свободы участвующих в распадах молекул на поверхности твердого тела, энергии активации распада на поверхности, а также повышение точности определения потенциалов ионизации. Исследуемое вещество напускают на поверхность твердого тела.

Снимают зависимость тока ионов, слетающих с поверхности, от темпера-. туры поверхности до уменьшения величины тока ионов. Затем снимают зависимость тока ионов от температуры при наличии электрического поля, для этого прикладывают ускоряющий потенциал, создающий поле у поверхности, до величины не более 10 В/см. По этим данным строят графики зависимости тока ионов от температуры. Определяют по графикам положение температур максимумов токов ионов и температур точек перегибов без электрического поля и при наличии электрического поля. Искомые параметры определяют из математических зависимостей, введенных авторами. 2 ил.

1350590 (2) Е).

20 (3) где (6) Изобретение относится к области гетерогенного катализа, в частности к области исследования параметров гетерогенных каталитических реакций.

Целью изобретения является возможность определения числа активных степеней свободы, участвующих в реакции, энергии активации распада на ловерхности, а также повышение точности определения потенциалов ионизации.

На фиг. 1 и 2 представлены температурные зависимости тока ионов, слетающих с поверхности.

Способ осуществляют следующим образом.

Берут триэтиламин, который напускают на поверхность вольфрамовой нити. Последовательно повышают температуру нити, измеряют величину тока дегидрированного иона (М-Н) триэтиламина. Измерения проводят до начала уменьшения тока ионов. Затем к поверхности нити прикладывают потенциал, создающий электрическое поле

6 напряженностью 2,3 10 В/см, что значительно ниже предельной величины

10 В/см. Затем снова последовательно повышают температуру нити и измеряют величину тока иона (M-H) триэтиламина. Измерения также проводят до начала уменьшения тока ионов.

По этим данным строят график за.— висимости тока ионов от температуры: кривая на фиг. 1 снята без электрического поля, кривая на фиг. 2 — при значении электрического поля 2.3> е х10 В/см. Кривые снимают в диапазоне температур 1100-2000 К, так как этот температурный диапазон позволяет определить положения максимумов и точек перегибов на температурной зависимости тока ионов.

Величина 1(Т). характеризующая выход химических реакций на поверхности, представляется согласно теории мономолекулярных реакций в явном виде, таким образом, выражение для тока ионов имеет вид:

Е 5 е

I = Fe)A (1 — R )(— ) ехр (Ч + о r kT kT

+ ГеŠ—. U — Е) (1) — плотность потока частиц на поверхность, К „ — коэффициент отражения частиц от поверхности;, Š— площадь эмиттера; е — заряд электрона; постоянная Больцмана, А — отношение;статистических

5 о сумм, не зависящих от T"

Ч вЂ” эффективная работа выхода;

P. — напряженность внешнего электрического. поля;

10 V — потенциал ионизации, Š— энергия активации распада на поверхности.

Объединяя все члены, не зависящие от температуры и электрическогс

ПОЛЯ ИМЕЕМ;

Е М.

С(— ) ехр, (4 + 1еЕ

kT kT

Для ТОГО, чтОбы из этОГО напряжения найти интересующие нас величины, т.е.  — число активных степеней свободы," Š— энергию активации распара на поверхности и V — потенциал ионизации, найдем сначала положение точки максимума для этого выражения.

Продифференцируем по Т и приравняем к нулю первую производную. Тогда температура максимума Т тока бу30

tel дет:

Т е(Ч+ еЕ -V-Е)

Гт kB

Затей найдем положение точек пе35 региба дця Т,, приравняв нулю вто1 рую производную по Т.

e(Å + 4e< — V — E

Яй .:, à —— (4) 40

Объединяя выражение для Т и для T„2, получим для числа активных степеней свободы В ., В= (— 1) (5)

Отсюда видно, что, определив положение точек Т и Т на графике

1тз 1 зависимости тока о1 температуры, мож50 Но определить В.

Для того, чтобы найти Е, надо снять зависимость тока ионов от температуры при наличии электрического поля, тогда, зная В, и В, можно

55 нанти Е из выражения

Т е1е

Е = kT exp

Т, kT

В, — В

1350590 где I„ и Т вЂ” это значения токов, соответствующие какой-либо произвольно выбранной на графиках тока температуре.

Зная В и Е, определяет потенциал ионизации:

Ч = BkT — E+ g» + е eE, (7) 170 11600 0 37

3360 1400

1400

Е = — ехр

11600

14,9 — 12,7

Затем из выражения (7) определяют для В, и В потенциалы ионизации

V, = 6,95 эВ и Ч = 6,91 эВ.

Усредняя, получаем потенциал ионизации иона (M — Н) триэтиламина: где Е -определяется из постоянных прибора » определяется по методике известного способа.

На фиг. 1 и 2 находят температуры максимумов токов и температуры, соответствующие точкам перегибов. *для фиг. 1 это Т., = 1800 К, T„1430 К для фиг. 2 — Т = 1550 К,Т =1210 К.

Далее выбирают на графике какую- . либо температуру, например Т = 1400 К и находят значения тока ионов по фиг. 1 и 2, соответствующие этой температуре. Это I, = 170 имп/с, I< = 3360 имп/с.

Далее из (5) и (6) определяют В, и В, соответствующие кривым на фиг. 1 и 2: В, = 14,9 и В = 12,7.

Из выражения (6) определяют энергию активации распада иона (И вЂ” Н) триэтиламина на поверхности вольфрама:

V(6.93 + 0,02) эВ.

4,91 эБ — определена по известной методике. Известный способ дает только оценку значения потенциала ионизации иона (И вЂ” Н) триэтиламина, и она составляет V> 6,9 эВ. Как видно из примера, по10 тенциал ионизации этого иона V =

= 6,93 +0,02 эВ.

Формула изобретения

15 Способ определения параметров гетерогенных каталитических реакций многоатомных соединений, ионизирующихся на поверхности твердого тела путем напуска исследуемого вещества на поверхность твердого тела, снятия возрастающей ветви зависимости тока ионов, слетающих с поверхности, от температуры поверхности и определения искомых параметров расчет 25 ным путем, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности определения .числа активных степеней свободы, участвующих в реакции, энергии активации распада на

30 поверхности твердого тела и повышения точности определения потенциалов ионизации, дополнительно снимают зависимость тока ионов, слетающих с поверхности, от температуры до уменьшения величины тока ионов, затем прикладывают ускоряющий потенциал; создающий электрическое поле у поверхности, до величины не более

10 В/см, повторно снимают зависи40 мость тока ионов от температуры, а искомые параметры определяют с учетом температур точек перегиба и температур максимумов токов.

1350590 00

200

100 ООП 1г00 Яа 16т М00 гпоа ZZO0

Жч/7/с . Щг 1

ТК

ХЯ0,УЯ0

2400

2000

/000 1ZO0 тт тс 7Z00 Z000 ГХ

Рог.Z

Составитель Е.Рожковская

Техред А.Кравчук Корректор И.Муска

Редактор Н.Егорова

Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5280/45

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4