天津大学胶体与表面化学课件第一章

天津大学胶体与表面天津大学胶体与表面化学课件第一章化学课件第一章第1页，共16页。第2页，共16页。第一节第一节 胶体的定义和特征胶体的定义和特征 分散相（微小的颗粒,大小在1 100 nm之间）分散在分散介质中（气体、液体、固体）所构成的体系胶体体系。如果分散介质为液体的体系称为溶胶（sol）。第3页，共16页。第4页，共16页。 特征：特征：1、以分散相粒子的大小为依据：、以分散相粒子的大小为依据： 1 nm 100 nm （分子或离子） （胶体粒子） （粗分散体系） 2 、胶粒本身与分散介质之间有一明显的界面、胶粒本身与分散介质之间有一明显的界面 （胶体是两相或多相体系），Interface, interphase, Surface chemistry. 第5页，共16页。 1：量子化学研究吸附与催化量子化学研究吸附与催化 : : EHMO（Extended Huckel Molecular Orbital） Hoffman 教授 DFT (Density Function Theory) 用分形理论 (Fractal) 研究胶粒外貌 （美籍法国科学家Mandelbrot ） 用统计力学研究高分子等。（ 分子动力学 ）一 、基础理论和近代仪器水平的提高 第二节第二节 胶体和表面化学的发展胶体和表面化学的发展第6页，共16页。 Effects of Ti-supported Au particle size on the activity for CO oxidation.第7页，共16页。分形理论： 大家知道，普通的几何对象是整数维数，点是零维，线是一维，面是二维，立方体是三维。 但是，也有另一类的几何对象分形，它不具有整数维数。而是分维（Fractal dimension）记为D，分维是描述分形定量参数。第8页，共16页。2：利用近代仪器研究表面化学：利用近代仪器研究表面化学例如: TEM (Transmission Electron Microscope)（0.3 0.5 nm） SEM (Scanning Electron Microscope)（610 nm） STM（Scanning Tunneling Microscopy) (平行和垂直方向分辨率：为0.1 nm、0.2 nm）、 AFM (Atomic Force Microscopy) 来研究胶粒之间相互作用、粒径大小、表面分子的形态和空间分布情况。 LEED (Low Energy Electron Diffraction)、 ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis)（XPS、XAES） AES (Auger Electron Spectroscopy) 第9页，共16页。TEM (Transmission Electron Microscopy)（0.3 0.5 nm） La2NiO4 粒子分布和电子衍射Carbon nanotube第10页，共16页。(左图）原子力显微镜（AFM） (右图）含镍的纳米孔碳膜AFM图象第11页，共16页。X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)装置图.EBhvEK第12页，共16页。Carbon nanotubeGold XPS wide scan spectrumPhotoelectronPeaks4s4p1/24p3/24d3/24d5/25s5f7/25f5/25p1/25p3/2BindingEnergies76364354735333511088847457Auger PeaksN67O45O45N5N6N67N4N6N67N5N67VBindingEnergies1416134213241247.EBhvEKAl K = 1486.6 eV; Mg K = 1253.6 eV第13页，共16页。二、工农业的发展对胶体和表面化学的新需求、工农业的发展对胶体和表面化学的新需求 例如 :纳米催化、纳米组装、纳米电子器件、超微粒子。 再如 ： 老产品的升级换代、旧工艺的更新、三次采油中微乳液配方等。3、胶体和表面化学在其他学科的应用：制药、生理、大气、环境等。第14页，共16页。参考文献： 1 沈钟等编，胶体与表面化学, 第三版（2004年） 2 江龙编，胶体化学概论（2002年） 3 颜肖慈，罗明道编，界面化学（2005年） 4 Duncan J Shaw, Introduction to Colloid & Surface Chemistry, (4th) 1999年 5 陈宗淇等编，胶体与界面化学（2002年） 6.Richard M. Pashley, Marilyn E. Karaman, Applied Colloid and Surface Chemistry, 2005第15页，共16页。 结结 语语第16页，共16页。