4.4 金属氧化物催化剂及其催化作用

4.4.1 半导体的能带结构及其催化活性

问答题1：半导体催化剂在晶体结构上有什么不同？

问答题2：费米能级的意义？半导体与费米能级的关系？改变费米能级的办法？

4.4.2半导体催化剂化学吸附与催化作用

（一）半导体催化剂的化学吸附本质

（二）半导体催化剂的催化机理

讨论题： 醇类脱氢可用 ZnO 催化剂，试解答下列问题：

（1） 在反应条件下ZnO 属何种半导体？怎样判别？

（2） 哪些杂质可以增加ZnO 的导电能力？为什么？

（3） 画出ZnO 半导体的能带图（包括杂质能级和费米能级）；

（4） 如果在ZnO 上的催化反应属于得电子气体吸附控制，那么引入哪些物质

可以提高催化剂的活性？

（5）画出催化作用的电子转移关系图。

4.4.3.过渡金属氧化物催化剂的氧化-还原机理

讨论题：丁烯在Sb2O5-Fe2O3 催化剂上氧化脱氢的化学反应为：

CH3CH2CH=CH2+1/2 O2 → CH2=CH-CH=CH2 +H2O

主要副产物是丁烯的裂解氧化及深度氧化，

（1） 已知Sb2O5-Fe2O3 吸附氧后电导率变小，指出Sb2O5-Fe2O3 是何种半导体？催化反应的控制步骤和反应类型？

（2）丁烯和氧的活化吸附态及吸附活性中心？画出电子转移关系图；

（3）催化剂中分别加入适量TeO2（晶格取代）及K（间隙原子）时，催化剂的电导率、活性、选择性如何变化？

拓展阅读