物理吸附与化学吸附.pdf

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物理吸附与化学吸附 吸附: 在相界面上某种物质的浓度不同于体相浓度的现象. 固体表面可捕集气相或液相中的分子, 以减小界面分子 受力不对称的程度, 能降低表面吉布斯函数. 吸附剂: 有吸附能力的固体物质, 常制成高比表面的多孔固体. 吸附质: 被吸附的物质. 按吸附作用力的不同,将吸附分为物理吸附和化学吸附. • 物理吸附与化学吸附的比较 物理吸附 化学吸附 吸附力 范德华力 化学键力 吸附层数 多分子层或单分子层 单分子层 可逆性 “可逆” “不可逆” 吸附热 小(近于冷凝热) 大(近于反应热) 吸附速率 快 慢 吸附选择性 无或很差 有 1 物理吸附与化学吸附 物理吸附和化学吸附往往可以同时发生, 如O 在W上 2 的吸附. 在不同的温度下, 起主导作用的吸附可以发生变化, 如 CO在Pd上的吸附. 1. 物理吸附, 放热, 快速趋向 平衡; 量 1 2 3 2. 由物理吸附主导转向化学 附 吸 吸附主导, 化学吸附慢, 升 温加快吸附; 3. 化学吸附, 放热, 快速趋向 −200 −100 0 100 200 平衡. t / ℃ • Pt 对CO 的吸附等压线 2 等温吸附 气体分子运动论指出: • 气体碰撞固体表面的频率是很高的, 常温常压下空气在固体 25 -2 -1 表面上的碰撞数Z = 3 ×10 cm ⋅s . • 只有那些能很快散失其能量, 转变为基质晶格的热振动的情 况下, 碰撞到固体表面的分子才能被捕集. • 被吸附的分子既可作二维运动, 也可解吸而重回气相. 物理 吸附的气体分子在固体表面上停留时间约为10 -8 s. 吸附量: 单位质量吸附剂所吸附的气体的物质的量或其在标 准状况下的体积. a def n a def V n 或 V m m 气体的吸附量与温度和压力有关: a

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