mos是指什么呢?

mos是指什么呢?,第1张

mos是指半导体金属氧化物

mos详细解释:Metal - Oxide - Silicon,金属 - 氧化硅 - 硅。

金属氧化物半导体因其独特的理化性能在众多的气敏材料中脱颖而出,在气敏传感过程中展现了更加宽广的气体浓度检测范围、更低的检测极限以及在高温和恶劣环境中更好的稳定性等优势,从而受到广泛的运用和研究。

半导体性能金属氧化物:

金属氧化物,特别是具有半导体性能的金属氧化物是氧化-还原型反应的有效催化。工业催化剂通常含有一个以上的金属氧化物组分,称为复合金属氧化物催化剂。

一般而言,其中至少有一种是过渡金属氧化物,各组分之间形成分子级混合,发生相互作用,调 节催化剂的电性能和表面酸性,提高催化活 性和选择性。

金属氧化物的分解产物有两种情况:

分解生成金属单质和氧气 这类反应的总规律是金属越活泼,形成的氧化物越稳定,越难分解反之则易分解。受热能分解的只有不活泼金属形成的氧化物,如氧化汞、氧化银等还有部分金属氧化物熔融状态时通电分解。

※催化剂※

catalyst

能显著提高反应速率,其自身的化学性质和数量在反应前后均保持不变的物质。

★ 特性

①反应前后,化学性质虽然不变,但因参与反应导致某些物理性质的改变。

②对正、逆反应有同样的催化作用,因此只能缩短达到平衡的时间,而不能改变系统的平衡组成。

③有特殊的选择性,某一类反应只能用某些催化剂来催化。

④催化剂或反应系统中的少量杂质常可强烈地影响催化剂的性能。有些物质本身无催化作用,但加到催化剂中后,能大大提高催化剂的活性,称为助催化剂。另有一些物质,加入少量就可大大降低甚至消除催化剂的催化作用,称为毒物(或抑制剂)。

★ 种类

①金属催化剂。主要是指4、5、6周期的某些过渡金属,如铁、金、铂、钯、铑、铱等以及某些过渡金属的合金,可用于脱氢和加氢反应,有些也具有氧化与重整的催化活性。

②半导体催化剂。主要是一些非化学计量的各种变价过渡金属的氧化物,如ZnO、NiO、V2O5、Fe2O3、Cr2O3、MoO3等,能加速有电子转移的氧化、加氢、脱氢等反应。实用的半导体催化剂常为多组分氧化物的复合物,其成分复杂,影响因素也较多。

③酸、碱催化剂。阿伦尼乌斯酸碱、布仑斯惕酸碱、路易斯酸碱的催化作用均属酸碱催化。酸碱催化可分为均相与多相两类。均相酸碱催化一般以离子型机理进行。一些有质子转移的反应,如水合和脱水,酯化与水解,烷基化和脱烷基反应等常可用均相酸碱催化。多相酸碱催化剂主要是固体酸碱,其中应用较广的是固体氧化物酸碱催化剂,被用来催化下列反应:脱水和水合、同分异构化、裂化、烷基化、聚合、氢转移等。氧化铝、硅酸铝、分子筛是固体酸催化剂中最重要的3种。

④配位(络合)催化剂。一般是过渡金属的无机或有机络合物。在反应过程中,催化剂与反应基团构成配位键,形成中间络合物,而使反应分子活化。配位(络合)催化剂一般用在均相的催化反应中,可催化加氢脱氢、氧化、异构化、水合、羰基合成、聚合等反应。近年来,具有高催化活性的低分子络合物与高分子相结合,制成负载性高分子催化剂,既保留了均相络合催化活性、选择性高的优点,又克服了催化剂不易分离、不稳定等缺点。

⑤酶催化剂。在生物体内进行的各种复杂反应基本上都是酶催化的反应。酶本身是一种蛋白质分子,是由氨基酸按一定顺序聚合起来的、大小在3~100纳米之间的大分子。酶催化剂具有高度的选择性、极高的催化效率,且反应条件温和。

催化改变化学反应速率而不影响化学平衡的作用。催化剂改变化学反应速率的作用称催化作用,它本质上是一种化学作用。在催化剂参与下进行的化学反应称催化反应。催化是自然界中普遍存在的重要现象,催化作用几乎遍及化学反应的整个领域。

基本介绍中文名 :催化 外文名 :catalytic 类别 :化学作用  定义,发展史,原理,降低活化能,作用方式,性能指标,催化种类,均相催化,多相催化,复相催化,生物催化,金属催化,金属氧化物催化,配位(络合)催化,酸碱催化,套用,工业的套用,生态上的套用, 定义 催化 即通过催化剂改变反应所需的活化自由能,改变反应物的化学反应速率,反应前后催化剂的量和质均不发生改变的反应。 化学反应物要想发生化学反应,必须使其化学键发生改变,改变或者断裂化学键需要一定的能量支持,能使化学键发生改变所需要的最低能量阈值称之为活化自由能,而催化剂通过改变化学反应物的活化自由能进而影响反应速率。 正催化剂可加速反应;负催化剂或抑制剂则会与反应物反应进而降低化学反应。可提高催化剂活性的物质称为促进剂;降低催化剂活性者则称为催化毒。 发展史 早在公元前,中国已会用酒曲(生物酶催化剂)造酒。18世纪中叶,铅室法制硫酸中用二氧化氮作催化剂是工业上采用催化剂的开始。催化这个词是1835年J.J.贝采利乌斯引用到化学学科中来的。1902年W.奥斯特瓦尔德将催化定义为:“加速化学反应而不影响化学平衡的作用。”1910年实现合成氨的大规模生产,是催化工艺发展史上的里程碑。20世纪以来,催化工艺迅速发展,例如,20年代研究成功用钴催化剂由一氧化碳和氢合成液体燃料的费-托法;1955年研究成功齐格勒-纳塔催化剂,用于烯烃定向聚合;现代化学工业和炼油工业的生产过程,已有90%以上使用了催化方法。 原理 降低活化能 在催化反应过程中,至少必须有一种反应物分子与催化剂发生了某种形式的化学作用。由于催化剂的介入,化学反应改变了进行途径,而新的反应途径需要的活化能较低,这就是催化得以提高化学反应速率的原因。 例如,化学反应A+B→AB,所需活化能为 E ,在催化剂C参与下,反应按以下两步进行: 催化示意图 A+C→AC,所需活化能为 E 1。 AC+B→AB+C,所需活化能为 E 2。 E 1、 E 2都小于 E (见图)。催化剂C只是暂时介入了化学反应,反应结束后,催化剂C即行再生。 按阿伦尼乌斯方程 k = A e -E/RT (式中k为温度T时的反应速度常数; A 为指前因子,也称为阿伦尼乌斯常数,单位与k相同; R 为气体常数,kJ/mol·K; T 为热力学温度,K;E为活化能,kJ/mol),以反应速率常数 k 表示的反应速率主要决定于反应活化能 E, 若催化使反应活化能降低Δ E, 则反应速率即提高e -ΔE/RT 倍。催化反应一般能降低活化能约41.82 kJ/mol,若反应在300K下进行,则反应速率可增加约1.7×10倍。 作用方式 催化剂与反应物分子怎样发生化学作用,这与催化剂和反应物分子本身的性质有关。实验证明:有机化合物的酸催化反应一般是通过正碳离子机理进行的;碱催化反应则是由OH、RO、RCOO等阴离子起催化作用,例如: CH 3 COOC 2 H 5 +OH→CH 3 COOH+C 2 H 5 O C 2 H 5 O+H 2 O→C 2 H 5 OH+OH 过渡金属化合物催化剂在均相催化反应中的作用是络合催化作用;醇钠催化丁二烯聚合是通过自由基机理进行的,例如: C 4 H 6 +NaR→R·+C 4 H 6 Na· C 4 H 6 Na·+ n C 4 H 6 →Na(C 4 H 6 ) n+1 性能指标 ①催化活性:催化剂参与了化学反应,降低了化学反应的活化能,大大加快了化学反应的速率。这说明催化剂具有催化活性。催化反应的速率是催化剂活性大小的衡量尺度。活性是评价催化剂好坏的最主要的指标。 ②选择性:一种催化剂只对某一类反应具有明显的加速作用,对其他反应则加速作用甚小,甚至没有加速作用。这一性能就是催化剂选择性。催化剂的选择性决定了催化作用的定向性。可通过选择不同的催化剂来控制或改变化学反应的方向。 ③寿命或稳定性:催化剂的稳定性以寿命表示。它包括热稳定性、机械稳定性和抗毒稳定性。 催化种类 均相催化 催化剂与反应物同处于一均匀物相中的催化作用。有液相和气相均相催化。液态酸碱催化剂,可溶性过渡金属化合物催化剂和碘、一氧化氮等气态分子催化剂的催化属于这一类。均相催化剂的活性中心比较均一,选择性较高,副反应较少,易于用光谱、波谱、同位素示踪等方法来研究催化剂的作用,反应动力学一般不复杂。但均相催化剂有难以分离、回收和再生的缺点。 多相催化 多相催化发生在两相的界面上,通常催化剂为多孔固体,反应物为液体或气体。多相催化反应通常可按下述七步进行:①反应物的外扩散──反应物向催化剂外表面扩散;②反应物的内扩散──在催化剂外表面的反应物向催化剂孔内扩散;③反应物的化学吸附;④表面化学反应;⑤产物脱附;⑥产物内扩散;⑦产物外扩散。这一系列步骤中反应最慢的一步称为速率控制步骤。化学吸附是最重要的步骤,化学吸附使反应物分子得到活化,降低了化学反应的活化能。因此,若要催化反应进行,必须至少有一种反应物分子在催化剂表面上发生化学吸附。固体催化剂表面是不均匀的,表面上只有一部分点对反应物分子起活化作用,这些点被称为活性中心。 复相催化 复相催化是一独立的化学反应。它兼有均相催化的温度和多相催化的速度。同时具有可控的方向性。在反应时,全方位的进行催化,致使反应速度加快数千倍。由于催化能力倍增,使其可从碳水化合物中移动氢氧,而这正是把工业和生物废弃物“一步法”转化为标准汽柴油的科学基础。 生物催化 酶是一种生物催化剂,生物体内的所有化学变化几乎都是在酶催化下进行的,酶的催化作用称为生物催化。酶的催化活性高,选择性强。生物催化在常温中性条件下进行,高温、强酸和强碱都会使酶丧失活性。离体的酶仍具有催化活性,可制成各种酶制剂套用在医学和工农业生产上。 催化原理 金属催化 金属催化剂主要用于脱氢和加氢反应。有些金属还具有氧化和重整的催化活性。金属催化剂主要是指4、5、6周期的某些过渡金属,如铁、金、铂、钯、铑、铱等。金属催化主要决定于金属原子的电子结构,特别是没有参与金属键的d轨道电子和d空轨道与被吸附分子形成吸附键的能力。因此,金属催化剂的化学吸附能力和d轨道百分数是决定催化活性的主要因素。 金属氧化物催化 主要是指过渡金属氧化物催化,非过渡金属氧化物催化已归入酸碱催化。过渡金属氧化物催化剂广泛用于氧化、加氢、脱氢、聚合、加合等反应。实用的金属氧化物催化剂常为多组分氧化物的混合物,很多金属氧化物催化剂是半导体,其化学组成大多是非化学计量的,因此,催化剂组分很复杂。金属氧化物催化剂的导电性和逸出功、金属离子的 d电子组态、氧化物中晶格氧特性、半导体电子能带、催化剂表面吸附能力等,都与催化剂的催化活性有关。 配位(络合)催化 金属、特别是过渡金属及其化合物有很强的络合能力,能形成多种类型的络合物。某些分子与金属(或金属离子)络合后便易于进行某特定反应,该反应称为配位(络合)催化反应,该金属或其化合物起络合催化剂作用。过渡金属络合催化剂在溶液中作为均相催化剂方面的研究和套用较多。过渡金属络合催化作用一般都是配位(络合)催化作用,即催化剂在其空配位上络合活化反应物分子。络合催化剂一般都是金属络合物或化合物,如钯、铑、钛、钴的络合物等。 酸碱催化 阿伦尼乌斯酸碱、布仑斯惕酸碱、路易斯酸碱(见酸碱理论)的催化作用都属酸碱催化作用。酸碱催化可分均相催化和多相催化。许多离子型有机反应,如水解、水合、脱水、缩合、酯化、重排等,常可用酸碱均相催化。以固体酸催化剂为代表的多相催化广泛用于催化裂化、异构化、烷基化、脱水、氢转移、歧化、聚合等反应。 套用 工业的套用 现代化学工业的巨大成就与催化剂的使用是分不开的。约90%以上的化学工业产品是借助于催化过程来生产的。 例如,从煤炭和石油资源出发合成了甲醇、乙醇、丙酮、丁醇等基本有机原料,改变了过去用粮食生产的途径;合成纤维的生产减轻了人类对棉花的依赖;塑胶的发展减轻了人类对木材的依赖。合成橡胶、化肥、医药、合成食品、调味品的生产都与催化剂的使用分不开。 例如,硫酸的生产,相比于二氧化氮作催化剂的铅室法,产品浓度低、杂质多、产量小;用铂作催化剂可使硫酸产品浓度达98%以上,可制得发烟硫酸;用钒作催化剂后,产品质量大大提高,成本大幅度下降。又如炼油工业中的催化裂化,用分子筛催化剂代替无定形矽铝胶催化剂后,由于分子筛的择形作用,改变了裂化产物的分布,得到了高质量产品。 生态上的套用 处理各类废弃物。 二氧化碳 + 废塑胶轮胎→汽柴油+可燃气+炭黑,既解决了空中环境堵塞,又将地面废弃物转化为能源;煤+地面农、林、牧、城市生活废弃物、城市工业废弃物→汽柴油+可燃气+炭黑,既解决了地面的污染问题,地面生态通道的堵塞,和煤排出的CO2问题,又将煤、地面废弃物转化为急需的汽、柴油基础油,它产生的可燃气体和天然气的低碳排放是一个水平:排出的可燃气体,碳排放量为16%,天然气的碳排放量12%。 最佳化化石能源的产业结构。 用先进的催化技术和仿生能源的工艺方法,将炼油工业转化为资源节约型的工业结构。石油→汽柴油+可燃气+炭黑,以高科技手段,打破垄断,形成资源节约型产业,把地下化石能源成本降下来。 相比于传统炼油,设备成本为(1/5) 生产成本为(1/2),且更多的产出来源于石油中的生物质。


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