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  几乎的金属催化剂都是过渡金属,这与金属的结构、表面化学键有关。金属适合于作哪种类型的催化剂,要看其对反应物的相容性。发生催化反应时,催化剂与反应物要相互作用。除表面外,不深入到体内,此即相容性。如过渡金属是很好的加氢、脱氢催化剂,因为H2很容易在其表面吸附,反应不进行到表层以下。但只有“贵金属”(Pd、Pt,也有Ag)可作氧化反应催化剂,因为它们在相应温度下能抗拒氧化。故对金属催化剂的深入认识,要了解其吸附性能和化学键特性。

  随着表面技术的发展,一些用肉眼看到的表面好象很平滑,其实不然,它们在原子水平上是不均匀的,存在着各种不同类型的表面位(Sites)。所谓TSK模型,指原子表面上存在着台阶(Terrace)、梯级(Step)和拐折(Kink)模型。在表面上存在的拐折、梯级、空位、附加原子等表面位,都十分活泼。它们对表面上原子的迁移,对参与化学反应,都起着重要的作用。从催化的角度讲,它们都是活性较高的部位。实验说明,单晶催化剂的催化活性和选择性随晶面而异。

  金属的价键模型提供了d%的概念。d%与金属催化活性的关系,实验研究得出,各种不同金属催化同位素(H2和D2)交换反应的速率常数,与对应的d%有较好的线性关系。但尽管如此,d%主要是一个经验参量。d%不仅以电子因素关系金属催化剂的活性,而且还可以控制原子间距或格子空间的几何因素去关联。因为金属晶格的单键原子半径与d%有直接的关系,电子因素不仅影响到原子间距,还会影响到其他性质。一般d%可用于解释多晶催化剂的活性大小,而不能说明不同晶面上的活性差别。

  在有机化学中,金属配合物诱导的烯丙基取代反应是形成CC键和CO键的非常重要的反应。含活性配体的钌络合物对这类反应的催化作用最好,能催化烯丙基卤化物和酚类的芳基烯丙基基团的形成。此外,NHC配体与Cp*-Ru配合物配位形成的催化剂在烯丙基烷基化反应和酚类醚化反应中表现出非常好的催化活性。

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