Polanyi吸附势理论及其发展应用.pptVIP

Polanyi 吸附势理论 及其发展应用 甘 霖 贾世开 2008/05/27 OUTLINE 1. Polanyi吸附势理论提出的时代背景 2. Polanyi吸附势理论的要点 3. Polanyi吸附势理论的发展及应用 4. 总结。 1814年，de Saussure提出吸附剂对吸附质有吸引力，据表面越近，引力越大，吸附质密度也越大。 1914年，Euken将这种引力引申为吸附势。 随后，Polanyi以定量表达式描述吸附势。 Polanyi吸附势理论提出的时代背景[1] Polanyi吸附势理论的要点[1] 不对吸附图像给予某些假设的限制 不涉及固体表面的均匀性 离表面越近，引力越大 吸附空间内各处都存在吸附势ε 吸附势相等的点构成吸附面 吸附势ε与吸附体积V的关系对任 何温度都是相同 Polanyi吸附势理论的要点 Polanyi认为吸附的三种情况 当吸附温度T远低于吸附质气体的临界温度Tc时，吸附膜液态； 当T略低于Tc时，吸附膜为液态与压缩气体混合体； 当T大于Tc时，吸附膜为压缩气态。 吸附特性曲线及吸附势εi 吸附空间中i点处吸附势εi 为1mol理想气体从气相中平衡压力P 压缩到吸附温度T之饱和蒸气压P0时所需之功 Vi为与εi相对应的吸附体积，x为气体的吸附质量，ρT为吸附温度T时液态吸附质的密度。 P338 图8-22 .（《界面化学基础》 赵振国等） 不同吸附质特性曲线的相关性及β 物理吸附主要作用力为色散力 对于同一吸附剂，A，B分子在距表面x处 吸附势用London色散作用势能表述为： （α和I为对应的极化率和电势能） 由于对于吸附剂I为常数，吸附分子α和I也为常数，则 β称为亲和系数 Dubinin-Radushkevich方程 吸附等温势的数学表达 V0为极限吸附体积， β称为亲和系数，K与孔结构有关的常数，对于微孔m=2。 公式推导 依据特性曲线的形状特点，提出孔分布呈Gaussin分布的假设，导出公式 带入吸附势ε的表达式，可得D-R方程。 D-R方程应用 将D-R方程转化可得 以lgV0对于lg(P0/P)2做直线图，对与微孔吸附剂线性很好。 但是对于P0/P较高时，由于吸附剂所含的中孔和大孔，偏离较大。 主要用于多孔吸附剂中微孔吸附，可以估算微孔容积。 Polanyi吸附势理论的发展及应用[2]（MPTA） MPTA(Multicomponent Potential Theory of Adsorption) 将Polanyi吸附势应用于固液吸附 中心思想是将吸附相中的化学势分为液—液与液—固相互作用两项之和； 下标B代表体相，i代表物质，z为i距吸附剂表面的距离，μ与ε分别代表 化学势与吸附势。上式左边依次为L-L与L-S作用项。 Polanyi吸附势理论的发展及应用(MPTA) Dubinin-Astakhov方程(即L-S项)： 上式为吸附势εi与距离z之间的定量关系，吸附剂容量Z0为吸附剂多空结构的真实体积，特征能ε0i为微孔结构的平均孔径。 Polanyi吸附势理论的发展及应用（MPTA） 表面超量ni的定义： ρ(z)为z处的摩尔密度 Polanyi吸附势理论的发展及应用（MPTA） 以上三式联立即可得到p(z)与x(z)在吸附相中的分布，进而求得摩尔密度ρ(z),最终得到各物质的表面超量ni (β一般取2) Polanyi吸附势理论的发展及应用（MPTA） 简化模型： 对于两组分体系：假设只有溶质与吸附剂接触，则εsolvent(z)=0, 并有下式成立(L-L项采用SPK[3]方程)：