材料表界面（尹杰）第三章.pptVIP

4. Langmuir吸附等温式的另一种写法 3.3.2 Langmuir吸附等温式 是一个吸附位的面积 V0 是1mol气体在标准状况(0℃,101.325kPa)下的体积 若已知饱和吸附量V m, 则可求固体的表面积As 5. Langmuir吸附等温式的优缺点： 3.3.2 Langmuir吸附等温式 若固体表面比较均匀，吸附只限于单分子层，该式能较好代表实验结果。对一般化学吸附及低压高温物理吸附，该式均取得很大成功。 当表面覆盖率不是很低时，被吸附分子间的相互作用不可忽视；实际上，固体表面并不均匀，吸附热随覆盖率? 而变，该公式与实验发生偏差。此外，对多分子层吸附也不适用。 例1：用活性炭吸附CHCl3，符合Langmuir吸附等温式，在0 ℃时的饱和吸附量为93.8 dm-3*kg-1。已知CHCl3的分压为13.4kPa时的平衡吸附量为82.5 dm-3*kg-1 。试计算CHCl3的分压为为6.67kPa时的平衡吸附量。 解： 由Langmuir吸附等温式： 已知：Vm＝93.8×10-3 m3kg-1 V= 82.5×10-3 m3kg-1 P=13.4 kPa 代入上式，求得 b＝5.45×10-4 m2N-1 以p =6.67 kPa, Vm和b如上，代入Langmuir式，求得V＝73.6 ×10-3 m3kg-1 例 2 在239.55 K，不同平衡压力下的 CO 气体在活性炭表面上的吸附量 V （单位质量活性炭所吸附的 CO 气体在标准状态下的体积值）如下： p /kPa 13.466 25.065 42.663 57.329 71.994 89.326 8.54 13.1 18.2 21.0 23.8 26.3 根据朗缪尔吸附等温式，用图解法求 CO 的饱和吸附量 Vm、吸附系数 b及饱和吸附时 1 kg 活性炭表面上吸附的 CO 的分子数。 将朗缪尔吸附等温式写作： 以 p/ V 对 p 作图，可得一直线，由直线的斜率及截距即可求得Vm 及 b 。在不同平衡压力下的 p/ V 值列表如下： p /kPa 13.466 25.065 42.663 57.329 71.994 89.326 ? 8.54 ? 13.1 ? 18.2 ? 21.0 ? 23.8 ? 26.3 ? 1.577 ? 1.913 ? 2.344 ? 2.730 ? 3.025 ? 3.396 解： 在直线上任取两点,求得直线斜率: 所以 CO 饱和吸附量为: ( 计算机求得: 41.79 dm3·kg-1 ) 由直线的截距 作p/V-p图，如下： ( 计算机求得: b = 0.01839 kPa ) 得吸附系数 由定义，饱和吸附量是 1 kg 活性炭吸附的气体在标准状态下的体积。所以在 m kg 活性炭上吸附的 CO 分子数为： （ 这里 p、T 指标准态压力与温度） CO在椰子壳炭上的吸附 以lgV对lg p作图, 应得一条直线, 可由斜率和截距分别求得常数1/n和k. 3.3.3 吸附经验式----弗罗因德利希式 式中 k 和 n 为经验常数; n 一般介于 1 ~ 10之间. 3.3.3 吸附经验式----弗罗因德利希式 式中 k 和 n 为经验常数; n 一般介于 1 ~ 10之间. 该式可较好的用于单分子层吸附，特别是中压范围内。 形式简单，计算方便，应用广泛。但式中常数没有明确的物理意义，不能说明吸附作用的机理。 3.3.4 BET多分子层吸附理论 分子层吸附示意图 1938年，布鲁瑙尔(Brunauer), 埃米特(Emmett)和特勒(Teller)3人在兰格缪尔单分子层吸附理论基础上提出多分子层吸附理论, 简称 BET理论. 3.3.4 BET多分子层吸附理论 （2）吸附是多分子层的。各相邻吸附层之间存在着动态平衡。 （3）第一层吸附是固体表面与气体分子之间的相互作用，其吸附热为ｑ１。第二层以上的吸附都是吸附质分子之间的相互作用，吸附热接近被吸附分子的凝聚热ｑＬ。 基本观点 （1）他们接受了Langmuir理论中关于固体表面是均匀的，吸附作用是吸附和解吸的平衡等观点。 V—p下的吸附量; Vm—p下单分子层的饱和吸附量; p*—吸附质在温度T时作为液体的饱和蒸气压; c—与吸附热有关的吸附常数. 由BET理论可导出BET吸附公式: 3.3.4 BET多分子层吸附理论 该式可写为直线形式： 以p/[V(p*-p)]对p/p*作图,由其斜率和截距可求出Vm和c。求得Vm , 若已知每个被吸附分子的截面积am, 则可计算