《固体表面的吸附》ppt课件

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1、固体表面的吸附固体表面的特性固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，而且不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。SolidNaAgNaClMgO石蜡聚乙烯云母γ/(mJm-2)200800190120025.433.12400大多数固体比液体具有更高的表面能固体表面的气体与液体有在固体表面自动聚集，以求降低表面能的趋势。固体表面的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象，称为固体的表面吸附。广泛的应用：干燥剂、防毒面具、脱色剂、色谱、污水处理、催化剂、…当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。

2、常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。2.Basicconcepts(1)adsorbent(吸附剂)andadsorbate(吸附质)(2)adsorptionequilibriumAtequilibrium:ra=rdra:rateofadsorptionrd:rateofdesorption(3)Amountadsorbed(吸附量）S+GSGadsorptiondesorption(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的

3、体积。体积要换算成标准状况(STP)(4)Adsorptioncurves对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：(a)T=常数，q=f(p)，得吸附等温线。(b)p=常数，q=f(T)，得吸附等压线。(c)q=常数，p=f(T)，得吸附等量线。(a)吸附等温线的类型从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/ps称为比压，ps是吸附质在该温度时的饱和蒸汽

4、压，p为吸附质的压力)吸附等温线的类型(Ⅰ)在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。qpT1T2T3VpVpVpVp吸附等温线的类型(Ⅱ)常称为S型等温线。吸附剂孔径大小不一，发生多分子层吸附。在比压接近1时，发生毛细管和孔凝现象。吸附等温线的类型(Ⅲ)这种类型较少见。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线，如352K时，Br2在硅胶上的吸附。吸附等温线的类型(Ⅳ)多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细凝聚现象。例如在323K时

5、，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。吸附等温线的类型(Ⅴ)发生多分子层吸附，有毛细凝聚现象。例如373K时，水汽在活性炭上的吸附属于这种类型。(b)吸附等压线(c)吸附等量线p1p2p3VTpTV1V2V33.Adsorptionisothermalequations(1)Langmuirequation(1916)(a)Adsorptionismonolayer.(b)Thesurfaceofsolidisuniform.(c)Thereisnotinteractingforceamongthemoleculesadsorbed.B

6、asicassumptions:ConsideredadsorptionasareactionG+SSGkakdka,kd:分别为吸附和解吸(脱附)过程的速率系数吸附速率：p：被吸附气体的压力θ：表面覆盖率(fractionofthesurfacecovered)1-θ:表面空白率(fractionofthesurfacevacancy)脱附速率：或Langmuirisothermaladsorptionequationa=ka/kd:吸附系数(adsorptioncoefficient)(吸附平衡常数）VpVmaxDiscussion

7、:(a)isotherm:atlowpressure,ap＜＜1,θ＝ap,V∝pathighpressure,ap＞＞1,θ＝1,V=VmaxVmax:saturatedamountofadsorption(即固体表面全部铺满一层气体分子时的吸量)Vm是一个重要参数。从吸附质分子截面积Am，可计算吸附剂的总表面积S和比表面A。(b)方程式可改写为:以p/V对p作图,可求Vmax和a.pp/VΔHa:等压吸附热(adsorptionheatatconstantpressure)IngeneralΔHa<0T↑，a↓，Γ↓Tp(d)Oth

8、ersituations①一个吸附质分子吸附时解离成两个粒子的吸附达到吸附平衡时：则Langmuir吸附等温式可以表示为：Langmuir吸附等温式②多组分吸附当A和B两种粒子都被吸附时，A和B分子的吸附与