第三章固体表面的吸附20158.pptVIP

例题：在0℃时，CO在2.964g木炭上吸附的平衡压力p与吸附气体标准状态体积V如下表其中CO的截面积为1.5×10-10m2： (1)判断该吸附过程是否符合Langmuir吸附理论； (2)求出比表面积S0和b； (3) 求CO压力为5.33×104Pa 时，1g木炭吸附的CO标准状况体积。 （1）判断该吸附过程是否符合Langmuir吸附理论 解： 将题给数据整理后列表如下: 以p/V～p作图，若为直线，则是Langmuir型等温吸附型；否则不是。 (2)求出比表面积S0和b； 直线得 Vm= ；b= S0= (3) 求CO压力为5.33×104Pa 时，1g木炭吸附的CO标准状况体积。 当p= 5.33×104Pa，由直线图上读出p/V=?，由此可以得到吸附量V（mL/g），根据气体吸附量的定义可以的得到吸附CO的体积（STP） 2.Freundlich adsorption isothermal equation 弗莱德里胥通过以大量实验研究，总结出了如下经验方程式： Freundlich吸附验证 Freundlich吸附方程式 上式表明，被固体吸附的气体体积V与气体压力p成指数关系 用lgV对lgp作图，看是否为直线，若变化后的吸附式为直线，则为该吸附模型。 Freundlich等温吸附的应用 大量实验研究表明，在中等压力范围内，该吸附模型均可以用。同时广泛应用于物理吸附和化学吸附，也可以用于溶液吸附。 3.Multi-layer adsorption theory—BET adsorption isothermal equation 前面讨论了两种等温吸附式模型，但其中Langmuir等温吸附式只适用与第一种等温线。Freundlich等温式虽然适用范围较宽，但是一种经验式。我们知道等温吸附线共有五种，其余四种的怎么样用数学模型描述。 1938年在研究用铁催化剂合成氨催化剂的比表面过程中，科学家Brunauer、Emmett和Teller在单分子吸附理论基础上，提出了多分子层吸附理论，该理论能够解释其余四种吸附等温线模型。是现在规模最大的吸附理论。同时也提供了测定单分子层吸附量的简单方法。 ①BETadsorption isothermal equation deduction BET吸附理论基本假设 第一层吸附条件与Langmuir相同—表面均匀，分子间无作用力； 第二层以上吸附热等于吸附质液化热—即该层吸附过程是蒸发与凝聚； 在各层的水平方向上，吸附分子之间无相互作用； 如果压力接近相应温度下气体饱和蒸汽压，吸附量为无穷大； 吸附为多层，吸附作用力是分子间范德华力。 吸附速度与气体的压力以及接触面积成正比； 脱附速度与该层上具有第一层吸附热以上能量的分子数及面积成正比 式中：P为气体吸附体积为V时的平衡压力； p0为其饱和蒸汽压； p/p0为气体的相对压力； C为常数。物理意义如右式： Q1为第一层的吸附热(可以通过所学计算)； QL为吸附质的液化热（可以查资料） x=p/p0 思路：第一层的吸附速度=第二层的脱附速度 第二层的吸附速度=第三层的脱附速度 …. 第n-1层的吸附速度=第n层的脱附速度 第二层开始Q2=Q3=…=Qi=QL BET二常数公式 若吸附发生在多孔性物质上，吸附层数就有限制。设只有n层，因而有BET三常数公式： 式中除有Vm、C两个常数外，还有n常数。 BET三常数公式讨论： 当n=1时：Langmuir单分子吸附方程 当n=∞时：x =1，得到BET二常数方程 BET吸附式的验证 BET吸附式变形成直线形式 ① 根据实验数据用k/V对p/p0作图，若为直线，说明该吸附规律符合BET吸附式。并且通过直线斜率和截距可以计算Vm和C值。 ② ②BETadsorption isothermal equations application （1）对5种吸附等温线的解释（看书） （2）BET等温吸附方程的应用 A.求饱和吸附量： 前面讲过，对于二常数方程，可以简化公式为： 作图可以根据斜率和截距求出单分子层的饱和吸附量Vm。 B.求比表面积S： 式中：V为标准状态下吸附质的摩尔体积； N0为阿伏加德罗常数； A0为一个吸附分子所占的面积。 重要性：固气界面吸附是最常见的一种吸附现象，研究其影响因素，对于工业上产及科学深入研究具有非常