催化剂比面积和孔结构测定.ppt

1.1 物理吸附理论简单介绍1.1.1 吸附现象及其描述 吸附现象: 吸附作用指的是一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面上的过程-----物质在界面上变浓的过程。界面上的分子与相里面的分子所受的作用力不同而引起的。 *气－固接触面来说，由于固体表面分子受力不均衡，就产生一个剩余力场，这样就对气体分子产生吸附作用。 *吸附的分子仍是在不断运动的（例如振动）。 *气体分子能克服固体表面的引力，会离开表面造成脱附。 *吸附与脱附之间可以建立动态平衡. 比表面（specific surface area）与分散度 比表面（specific surface area）与分散度 吸附现象及其描述 吸附现象及其描述 Ⅳ型、Ⅴ型曲线则有吸附滞后环的可能原因 吸附时有孔壁的多分子层吸附和在孔中凝聚两种因素产生，而脱附仅由毛细管凝聚所引起。 这就是说，吸附时首先发生多分子层吸附，只有当孔壁上的吸附层达到足够厚度时才能发生凝聚现象；而在与吸附相同的p/p0比压下脱附时，仅发生在毛细管中的液面上的蒸汽，却不能使p/p0下吸附的分子脱附，要使其脱附，就需要更小的p/p0 ，故出现脱附的滞后现象，实际就是相同p/p0下吸附的不可逆性造成的。 吸附等温方程 吸附现象的描述除用上述的等温线外，有些吸附现象可以用数学方程来描述。 描述吸附现象比较重要的数学方程有： 朗格谬尔（Langmuir）等温方程 BET吸附等温方程 弗朗得利希(Freundich)等温方程 焦姆金(Temkin)等温方程 单分子层吸附等温方程 ——朗格谬尔（Langmuir）等温方程 模型的基本假定： 吸附表面在能量上是均匀的，即各吸附位具有相同的能量； 被吸附分子间的作用力可略去不计； 属单层吸附，且每个吸附位吸附一个质点； 吸附是可逆的。 用θ表示覆盖度，即吸附剂表面被气体分子覆盖的分数，未被覆盖分数应为(1-θ)，则 吸附速率＝kap(1-θ) (1-7) 脱附速率＝kdθ (1-8) 单分子层吸附等温方程 ——朗格谬尔（Langmuir）等温方程 当达到动态平衡时， (1-9) (1-10) 其中 式中： p――吸附质蒸气吸附平衡时的压力； ka,kd――分别为吸附和脱附速率常数； K——该吸附过程的吸附系数，即吸附平衡的平衡常数； K0——指数表达式的指前因子，近似认为与温度无关。 单分子层吸附等温方程 ——朗格谬尔（Langmuir）等温方程 如果用v（STP,ml/g）表示吸附量，vm（STP,ml/g）表示单分子层饱和吸附量，则，式（1-10）化简得： (1-11） 式（1-10）与式（1-11）都称为朗格谬尔吸附等温式，他们在用v对p作图时的形状与Ⅰ型吸附等温线相同。实际上，分子筛或只含微孔的活性炭吸附蒸汽时的吸附等温线就是Ⅰ型的，因此Ⅰ型又称为朗格谬尔吸附等温线。 式（1-11）在用p/v对p作图时是一条直线，其斜率为1/vm，截距为1/(vmK)，由此可以求出单分子层饱和吸附量vm。 多分子层吸附等温方程 ——BET吸附等温式 多分子层吸附等温方程 ——BET吸附等温式 按照朗格谬尔吸附等温方程的推导方法同样可得到BET吸附等温方程：