在双促进铁催化剂上氨合成反应动力学及作用机理

在前文的基础上,根据红外吸收光谱,场离子质谱,俄歇电子能谱,低能电子衍射,吸附后金属输出功增量,~(15)N_2-~(14)N_2同位素交换,D_2对氨合成反应速率的反同位素效应,氢对氮吸附量、吸附速度、氨生成速度的影响,同位素方法测出的化学计量比等方面的实验事实,以及量子化学计算结果,提出在铁催化剂上氨合成的催化作用机理,并推导出相应的动力学方程式。这方程形式上与1963年推广式一致,但动力学机理与微观参数物理化学意义不同。本文不主张气相H_2分子与吸附氮作用而主张吸附的N_2δ~-与诱生吸附的H~δ~+(或H_2δ~+)相作用,为速率控制步骤之一,从而较好地解释氮解离的化学推动力。同时,说明了N_2与H_2不互相竞争吸附位的微观原理。综合评论了国际上主要的氨合成动力学方程式及其互相间的联系。 根据本文推得的动力学方程,将0zaki-Taylor实验数据重新处理,结果表明本文方程与实验值符合程度更好。例如,由该方程处理实验数据求得的动力学参数a与压力的关系,αH/αD随温度变化的关系,都与理论估计符合。本文还求得某些新的动力学参数,并讨论其物化涵义。结果表明,D_2对氨合成反应速率的反同位素效应是热力学因素(K_(ND_3)>K_(NH_3),K_(D_2)>K_(H2))以及动力学因素(k_2)_D>(k_2)_H]的加和,而不是Ozaki所提出的