催化材料表面

吸附（adsorption)和催化（catalysis)是材料表面化學一個重要的研究領域外來氣體分子通過表面的吸附作用而被“活化”，發生“催化”反應並生成新的物種。固體表面僅起到加速化學反應的作用，在反應前後本身的結構並沒有發生變化，因而被稱為“催化劑”。顯然，評價催化劑性能的兩個最重要的指標——轉化率及選擇性，取決於材料的表面特性及氣固界面的作用機制。

在相當長的歷史時期內，催化劑的製備主要依靠經驗而缺少嚴格的科學理論指導。至於氣體與固體表面相互作用過程及其產物的形成機制，在缺少表面科學知識和有效的表面分析研究工具的年代，是很難被認識清楚的。因此，人們曾把催化過程比喻為黑盒子裡的“魔力作用”（magic effect)。隨著人們對固體表面物理化學問題研究的逐步深入及表面分析諧儀的使用，今天人們已能從原子、分子水平上，對許多金屬低Miller指數單品表面上的小分子吸附和催化過程，進行嚴格的表征及理論計算，部分揭開了催化反應的微觀歷程，初步建立起從分子設計到實用催化劑製備的研究方法，使催化研究步入了真正的科學時代。固體表面上的吸附與催化的研究已有百年歷史，優秀經典論著很多。本書僅從氣-固界面相互作用基礎出發，介紹這方面的一些最新成果，重點將討論吸附層結構、載體-金屬強相互作用（SMSI）、化學感測器及納米催化這些學科前沿課題。