1、吸附等温式,气体在固体表面上的吸附,12721878 肖可心,表面化学与胶体化学 课程汇报,吸附等温线类型,Langmuir 吸附等温式,Freundlich 吸附等温式,BET 吸附等温式,- 目 录 -,吸附等温线类型,对于一定的吸附剂与吸附质的系统，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：,(1)T =常数，q = f (p)，称为吸附等温式,(2)p =常数，q = f (T)，称为吸附等压式,(3)q =常数，p = f (T)，称为吸附等量式,吸附量与温度、压力的关系,吸附等温线类型,类型 I,单分子层吸附、L型p远低于ps时，固体表 面就几乎被完全覆盖，达到饱和,举例
2、 78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附,吸附等温线类型,类型 II,低压时单分子层吸附，高压时多分子层吸附存在拐点：单分子层达到饱和比压接近1时可能发生毛细管凝聚现象,拐点,举例 O2在非孔性硅胶或TiO2上的吸附,吸附等温线类型,类型 III,非孔或大孔固体表面较少见低压时多分子层吸附吸附剂和吸附质相互作用很弱,举例 低温下（-137.7-58.0）溴在硅胶上的吸附、氮在冰上的吸附,吸附等温线类型,类型 IV,低压时单分子层吸附比压高时，有毛细凝聚现象有脱附滞后现象,举例 水或乙醇在硅胶上的吸附,吸附等温线类型,类型 V,低压时多分子层吸附压力增加产生毛细凝结有脱附滞后现
3、象,举例 373 K时，水汽在活性炭上的吸附,吸附等温线类型,IV型、V型曲线有吸附滞后环的可能原因,高压时产生毛细凝聚现象发生凝聚时的蒸汽压力与发生蒸发时的蒸汽压力不同,Langmuir 吸附等温式,Langmuir 基本假设,气体在固体表面上的吸附是单分子层的被吸附的分子间无相互作用力吸附剂表面是均匀的吸附平衡是动态平衡,Langmuir 吸附等温式,Langmuir 公式推导,表面覆盖度 = V/Vm 空白表面为 1 - V为吸附体积Vm为吸满单分子层的体积p为被吸附气体的压力,Langmuir 吸附等温式,ka，kd：分别为吸附和解吸(脱附)过程的速率系数,吸附速率：,脱附速率：,平衡
4、时：,Langmuir 吸附等温式,令：,这公式称为 Langmuir 吸附等温式，式中a 称为吸附平衡常数（或吸附系数），它的大小代表了固体表面吸附气体能力的强弱程度。,Langmuir 吸附等温式,&,以p/V对p作图,可求Vm 和a,Langmuir 吸附等温式, 压力足够低或吸附较弱时，ap1，V=Vm，V与p无关,Langmuir 吸附等温式,多组份吸附,当A和B两种粒子都被吸附时，A和B分子的吸附与解吸速率分别为：,达吸附平衡时，ra = rd,Langmuir 吸附等温式,多组份吸附,两式联立解得A，B分别为：,对i种气体混合吸附的Langmuir吸附公式为：,Langmuir
5、吸附等温式,应用与局限,在临界温度以下的物理吸附中，多分子层吸附远比单分子层吸附普遍。假设表面是均匀的，其实大部分表面是不均匀的。在覆盖度较大时，Langmuir吸附等温式不适用。,Freundlich 吸附等温式,Freundlich吸附等温式表示形式,V：吸附量 k，n：与温度、系统有关的常数，n一般大于1,以lgV和lgp作图得直线可求得n和k,Freundlich吸附公式对V的适用范围比Langmuir公式要宽，适用于物理吸附、化学吸附和溶液吸附。,BET 吸附等温式,BET基本假设,吸附可以是多分子层的固体表面是均匀的除第一层以外，其余各层的吸附热等于吸附质的液化热各吸附层中，吸附质
6、在同一层上无相互作用,BET 吸附等温式,BET 吸附等温式,C为吸附热常数Vm为吸满单分子层的体积,二常数公式,式中V大小没有限制，可大于1，当p=p0饱和蒸汽压时，V无限大,BET 吸附等温式,为了使用方便，将二常数公式改写为：,用实验数据 对 作图，若能得一条直线，说明符合BET公式，从直线的斜率和截距可计算两个常数值c和Vm。,BET 吸附等温式,若吸附层为有限层n,三常数公式 Vm、C、nn=1时，回归到Langmuir公式,BET 吸附等温式,实验结果表明，当p/p0在0.050.35的范围内，均符合BET吸附等温式；此时在0.51.5的范围内，表观上能满足BET理论假设。当p/p0小于0.05，即小于0.5时，因为相对压力较小，表面的不均匀性就显得突出；当p/p0大于0.35，可能毛细管凝聚作用显著，也会偏离多分子层吸附平衡。因此，比压小于0.05或大于0.35一般不符合BET公式。,总 结,吸附等温线可按照吸附剂和吸附质之间作用力不同，以及吸附剂表面状态的差异，大致有5种类型。Langmuir吸附等温式 表示了第一种吸附等温线的状态，但假设过于理想，应用范围不广Freundlich吸附等温式基于大量实验基础，应用较Langmuir吸附等温式广BET吸附等温线可以解释吸附等温线的I、II、III三种类型,THANK YOU,请老师同学批评指正,
