材料表界面第三章固体表面2.pptVIP

上节课回顾 表面张力的测定方法 Kelvin公式 Gibbs吸附等温式 固体表面的特性 Langmiur吸附方程 作业 一、请解释下列现象中的任一个： 1、过冷水 2、过热液体 3、过饱和液体 二、根据Szyszkowski公式，试推导饱和吸附量的表达式。 （1）Szyszkowski公式， （2）Szyszkowski公式， 3.3 固-气表面吸附 3.3.1吸附等温线 吸附量可用单位质量吸附剂所吸附气体的量或体积来表示，即： 式中q和q’为吸附量，x为被吸附气体的量，v为被吸附气体的体积，m为吸附剂的质量。 3.3 固-气表面吸附 平衡时吸附量取决于温度T和气体的压力P0即： q = f(T,p) (3-9) 恒温下，q=f(p),称为吸附等温式； 恒压下，q=f(T),称为吸附等压式； 恒q下，p=f(q),称为吸附等量式； 3.3 固-气表面吸附 3.3.2 Langmuir吸附等温式 （1）固体表面存在一定数量的活化位置，当气体分子碰撞到固体表面时，就有一部分气体被吸附在活化位置上，并放出吸附热； （2）已吸附在固体表面上的气体分子又可重新回到气相，即存在凝集与逃逸（吸附与解吸）的平衡，是一个动态平衡的过程。 Langmuir吸附等温式 ● 假定固体表面有S个吸附位， ● 已被气体分子占据了S1个， ● 尚空余S0=S-S1个。 ● 则θ=S1/S 表示表面已被吸附的面积分数 ● 1-θ=S0/S 表示表面未被占据，即空位的面积分数 Langmuir吸附等温式 气体的吸附速率V1： V1 = k1 P (1-θ) 被吸附分子的解吸附速率V2： V2 = k2θ 在等温下达到平衡时有 V1= V2 即 k1 P (1-θ) =k2θ Langmuir吸附等温式 Langmuir吸附等温式 Vm代表表面上吸满单分子层气体的吸附量，V代表压力为P时的实际吸附量。 Langmuir吸附等温式 （2）吸附系数b随温度和吸附热而变化，其关系式为： Langmuir吸附等温式 脱附时两个离子都可以脱附，解吸速度为： Langmuir吸附等温式 Langmuir吸附等温式 如果同一表面吸附了A、B两种粒子，这种情况称为混合吸附。A的吸附速度为：A的解吸速度为 平衡时Va1= Va2，所以： Langmuir吸附等温式 Langmuir吸附等温式 Langmuir吸附等温式 例：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。 Langmuir吸附等温式 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 3.3.3 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。 3.3.3 BET多分子层吸附理论 3.3.3 BET多分子层吸附理论 ＢＥＴ二常数吸附等温式：(Vm和C) 3.3.3 BET多分子层吸附理论 3.3.3 BET多分子层吸附理论 （1）当Q1》Qn时，单分子层的吸附作用力很大，表面吸附位的反应活性高，吸附大多不可逆，被认为是化学吸附。如金属与氧气、氢气或一氧化碳的表面反应体系。 （2）当固体具有超微孔和极微孔时，外表面积比孔内表面积小很多。微孔的吸附势很大，在低压区，吸附曲线就迅速上升，发生微孔吸附，在平坦区，发生外表面吸附。 3.3.3 BET多分子层吸附理论 第Ⅱ类吸附等温线前半段上升缓慢，呈现上凸的形状。 BET公式中C》1。在吸附的开始阶段x《1，二常数公式可简化为： V = Vm C x/(1+Cx)，则 3.3.3 BET多分子层吸附理论 第二类等温线也属于Q1大于