材料表面与界面基础.pptVIP

* 2）应用如以Vm代表表面上吸满单分子层气体的吸附量，则 重排得： 以p/V~p作图，可得一直线，从直线的斜率和截距可以求出Vm和b。 Vm与固体的比表面积As有如下关系： （1.9） NA: Avogadro 常数；V0: 气体常数 * 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13.4 kPa时的平衡吸附量为82.5 dm-3.kg-1 。试计算CHCl3的分压为为6.67 kPa时的平衡吸附量。 * 解： 由Langmuir吸附等温式： 已知：Vm＝93.8×10-3 m3.kg-1 V= 82.5×10-3 m3.kg-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 m3.kg-1 * 3 BET多分子层吸附理论 （１）吸附是多分子层的。 （２）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。 BET模型 * ＢＥＴ二常数吸附等温式： （1.21） （1.22） P0:吸附质在吸附温度下的饱和蒸气压; C:吸附热液化热有关的常数 * n=∞, 上式成为二常数式； n=1,上式转化为Langmuir式 （1.23） BET三常数吸附等温式 * 第一类曲线 Langmuir型，可用单分子层吸附来解释。如上所述，BET公式中n=1即成为Langmuir公式。 * 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 ＞0 发生了毛细管凝聚作用 * 第三类吸附等温线 ，曲线向上凹 C1，在x不大时，二常数公式转化为 C:吸附热液化热有关的常数 * 一点法 当C＞＞1时，1/C≈0，C－1≈C （1.23）式简化为 （1.24） * 1.1.4 气体吸附法测定固体的比表面积 BET模型常用来测定固体的比表面积， 将p/V(p0-p)对p/p0作图，应得一直线（p/p0在0.05~0.35范围）。从直线的斜率和截距可计算出固体表面被单层覆盖时所需的气体体积Vm。 1.25 * 设单层中每一个被吸附的分子所占的面积为ω，吸附剂质量为W,则比表面积As可表示为： 式中Vm——气体标准状况下的体积（cm3) NA——Avogadro常数。 （1.26） * B点法测定比表面积下图所示 对第二类曲线，以VB代替Vm * 例：77K时N2在硅胶上的吸附数据如下，其中吸附量已折算成S.T.P。已知硅胶的质量为0.5978g，用BET法求此硅胶的比表面积。 P/po 0.07603 0.09687 0.1567 2.2213 0.2497 V(cm3) 0.8984 0.9228 1.076 1.166 1.58 * 解，由BET二常数式 先计算 * P/po 0.07603 0.09687 0.1567 2.2213 0.2497 Y 0.09159 0.1162 0.1727 0.2437 0.2645 以Y～ P/po作图，最小二乘法回归得一直线，其斜率 k＝1.0048，截距 b＝0.01684 Vm＝1/(k+b)=0.9788 式中NA＝6.02×1023 W＝0.5987； ＝0.162nm2 代入得 As＝7.13 m2/g * ( a) 物理吸附：外来原子在固体表面上形成吸附层，由范德华力(Van der Waals)作用力引起，则此吸附称为物理吸附。 特点：物理吸附过程中没有没有电子转移、没有化学键的生成和破坏，没有原子重排等等，产生吸附的只是范德华力。 物理吸附的作用力是范德华力，包括：定向力/偶极力、诱导力、色散力；作用力。其本质为静电相互作用力.吸附热约为：4.2 KJ/mol，一般在较低的温度下才能发生，无激活能，无选择。 物理吸附的作用力是范德华力和氢键，包括：定向力/偶极力、诱导力、色散力；作用力。 吸附分类：物理吸附和化学吸附 * (b) 化学吸附： 外来原子在固体表面上形成吸附层由化学键作用力引起，则此吸附称为化学吸附。特点：表面形成化学键；有选择性；需要激活能；吸附热高（21- 42 KJ/mol）。吸附的物