2. 吸附阶段图解要素

在催化反应的三阶段路径中，吸附阶段决定了反应物能否被催化剂表面“接住”、以何种强度被接住，以及后续活化与转化的起点。要把吸附阶段讲清楚、画明白，图解必须同时回答三个问题：吸附是物理的还是化学的、吸附发生在哪个位点、能量随吸附过程如何变化。本节围绕这三类要素展开，并给出可直接落笔的绘制方法。

一、物理吸附与化学吸附的图示区分

物理吸附由范德华力主导，吸附质与表面之间没有电子转移或共享，吸附热小（通常约 5～40 kJ·mol⁻¹），可形成多层，温度升高易脱附。化学吸附涉及电子重排、键的形成或断裂，吸附热大（通常约 40～800 kJ·mol⁻¹），一般只形成单层，且往往需要克服活化能。图示区分的关键不在于文字标注，而在于用图形语言表达“有没有成键”。

推荐做法是：物理吸附用“虚线 + 完整分子轮廓”表示，分子保持原有构型，与表面之间只画短虚线，不画电子云重叠；化学吸附用“实线/粗短线 + 变形分子轮廓”表示，分子键长被拉长或键角改变，并在吸附原子与表面原子之间画出共享电子云或键线。若同一张图中并列两种吸附，建议用同一表面基底、同一吸附质分子，仅改变相互作用表达方式，形成直接对比。颜色上可用蓝色系表示物理吸附、橙红系表示化学吸附，但颜色只是辅助，虚实线与分子形变才是核心判据。

二、吸附位点标注

吸附位点标注要落到真实表面结构上。以常见的过渡金属密堆积表面为例，至少应标注四类位点：顶位（on-top），吸附质正对一个表面原子；桥位（bridge），吸附质位于两个相邻表面原子之间；空心位（hollow），又分 fcc 与 hcp 两种三配位空心位，区别在于第二层是否有原子正对。标注时应在表面原子阵列上用小圆点或十字标出位点中心，并用引线连接到右侧说明文字，注明配位数与典型吸附能区间。

位点标注的实用价值在于：同一吸附质在不同位点的吸附能可相差数十 kJ·mol⁻¹，直接改变后续反应路径的选择性。因此图中应体现“位点—配位数—吸附强度”的对应关系，而不是只画一个孤立的点。若本节面向具体体系，可标注示例参数，例如 CO 在顶位吸附能约 −120 kJ·mol⁻¹、在空心位约 −150 kJ·mol⁻¹（示例假设值，用于说明位点差异，非实测数据）。

三、吸附能曲线的绘制方法

吸附能曲线描述体系势能随吸附质与表面距离的变化。绘制时先约定坐标：横轴为吸附质到表面的垂直距离 z，纵轴为相对势能 E，取无穷远处 E=0。物理吸附曲线在较远距离出现一个浅势阱，无显著势垒，阱深小；化学吸附曲线在较近距离出现深势阱，且常伴随一个解离或成键的活化势垒。两条曲线在靠近表面处可能交叉，交叉点附近体现物理吸附前驱态向化学吸附的转变。

绘制要点有三：其一，势阱位置对应平衡吸附距离，物理吸附约 0.3～0.4 nm，化学吸附约 0.15～0.25 nm；其二，阱深即吸附能，标注时统一用负值表示放热吸附；其三，若画解离吸附，需在曲线中体现分子态与解离态两条分支，并标出解离势垒。曲线不必追求精确数值，但形状、势阱深浅、势垒有无必须与所讲机理一致，避免把化学吸附画成无势垒的浅阱。

四、三类要素如何在一张图中协同

实际绘制时，建议采用“左对比、右曲线、下位点”的三区布局：左侧并列物理吸附与化学吸附的分子—表面关系，用虚实线和分子形变形成判据；右侧画 E–z 曲线，用浅阱/深阱、有无势垒呼应左侧的吸附类型；下方在表面原子阵列上标注顶位、桥位、空心位，并用引线注明配位数。三区共享同一套颜色约定与坐标约定，读者一眼即可把“吸附类型—位点—能量”对应起来。

需要特别提醒两个常见错误。第一，把化学吸附画成无势垒的浅阱，这会误导读者认为化学吸附不需要活化，与解离吸附的实际机理不符。第二，位点标注只画点不标配位数，导致读者无法判断吸附强度差异的来源。绘制完成后应自查：虚实线是否与吸附类型一致、势阱深浅是否与吸附热数量级一致、位点配位数是否与表面结构一致。三项一致，图解才具备教学与工程参考价值。