第五章固體表面ppt課件

1、第五章 固體外表固體：能接受一定應(yīng)力的剛性物體。 常溫下有一定的體積和外形。5.1 固體的外表特性特征 固體的外表形狀常溫常壓有限時(shí)間間隔內(nèi)，決議于其構(gòu)成歷史及存在的環(huán)境。 借助多種觀測(cè)手段手摸，尺量，放大鏡，顯微鏡，電子顯微鏡，可觀測(cè)或識(shí)別到： 外表原子陳列的不完好，不規(guī)那么性。外表能量的不均勻性。 第五章 固體外表5.1.1固體外表原子的活動(dòng)性液體外表的分子原子： 1處于猛烈的運(yùn)動(dòng)中； 2外表上的原子分子與液體內(nèi)部的分子及氣態(tài)分子間成動(dòng)態(tài)平衡。固體外表的分子原子： 運(yùn)動(dòng)遭到束縛，不能自在挪動(dòng)。 外表分子的平均壽命 根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)論，當(dāng)外表液氣，固氣分子與其蒸氣分子到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，每秒鐘撞

2、擊在1cm2外表上的氣態(tài)分子數(shù)或物質(zhì)的量用以下公式計(jì)算： N 或 n P ：外表蒸氣壓 , M ：摩爾質(zhì)量 , No：Avogadro常數(shù) , R： 氣體常數(shù)MRTPN20MRTP2第五章 固體外表表面蒸氣壓PN（分子/cm2s）n(mol/cm2s)表面分子平均壽命水（25）飽和 3.17kPa110210.02106 s銅（725）0.13 Pa1小時(shí)（103秒）鎢（25）1035 Pa110171024年取水的分子截面積為0.1 nm2，那么1cm2水面上約有1015個(gè)分子。外表分子在二維外表上的活動(dòng) 根據(jù)Einstein分散定律，分散系數(shù) D 與時(shí)間 t 及分子原子的平均位移 x 的關(guān)

3、系為: Dx2/2t (cm2/s) 假設(shè)外表原子位移10nm(100) 銅溫度Dt25 （固態(tài)）10-391019年725 （固態(tài)）10-110.1S 通常情況下，固體外表原子的可動(dòng)性比液體小很多。 提高溫度可大大添加外表原子的挪動(dòng)性。第五章 固體外表5.1.2 固體外表的粗糙性 察看外表粗糙程度的方法： 光學(xué)顯微鏡，電鏡定量描畫：探針法觀測(cè)垂直切分外表時(shí)的斷面，并用圖表示。 拋光后研磨后鋁的斷面外表如右圖：第五章 固體外表粗糙度粗糙因子 XY: 實(shí)踐固體的外表面積 AB: 分子程度上完全平滑的外表. AB的位置：XY在AB上下的面積相 等,那么粗糙度粗糙因子 = XY / AB 固體外表割

4、面表示圖固體實(shí)踐外表積的測(cè)定：氣體吸附法等固體理想外表積的測(cè)定：根據(jù)實(shí)踐固體的體積，固體密度等計(jì)算一些固體外表粗糙度如表平均粗糙度 平分線AB與峰與谷的平均間隔固體測(cè)定方法一次清洗的玻璃珠1.6氣體吸附法二次清洗的玻璃珠2.2氣體吸附法完全清洗的玻璃珠5.4染料吸附法銀箔5雙層電容法酸洗過的銀箔1.5雙層電容法電拋光的鋼1.12氣體吸附法)(1321nhhhhnhav第五章 固體外表5.1.3 固體外表的不完好性非晶體：質(zhì)點(diǎn)雜亂無序，象液體，但無流動(dòng)性晶 體：幾乎一切的晶體其外表都會(huì)因多種緣由而呈 現(xiàn)不完好性，外表點(diǎn)缺陷，位錯(cuò)，非化學(xué)比. 晶體外表的幾何構(gòu)造 分析面心立方構(gòu)造(100)、(11

5、0)、(111)三個(gè)低指數(shù)面上原子的分布，可看出原子排布不同。 構(gòu)造決議了晶體是各項(xiàng)異性的。(11第五章 固體外表1、外表點(diǎn)缺陷 點(diǎn)缺陷類似于晶體體相的點(diǎn)缺陷，主要有空位Schottky缺陷和間隙離子Frenkel缺陷兩類第五章 固體外表2、線缺陷 刃錯(cuò)位：原子晶面相互滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)與不動(dòng)間產(chǎn)生的位錯(cuò) 螺旋錯(cuò)位：原子晶面旋轉(zhuǎn)位移時(shí)，那么產(chǎn)生螺旋錯(cuò)位。由于螺旋錯(cuò)位的產(chǎn) 生，在晶體外表上常構(gòu)成臺(tái)階及不規(guī)那么的棱、邊和角.第五章 固體外表3、非化學(xué)比化合物 氧化鋅中含有稍過量的鋅，四價(jià)鈦的氧化物中缺氧，這種化學(xué)比與化合物的化學(xué)式存在偏向的化合物叫非化學(xué)比化合物。 固體外表缺陷所構(gòu)成的不完好性對(duì)化學(xué)吸附

6、，多相催化作用，外表燒結(jié)，活性固體的制備等都有重要意義。第五章 固體外表 根據(jù)外表勢(shì)能分布，可將固體外表分為均勻外表和不均勻外表:均勻外表：外表任何吸附中心間 的能量動(dòng)搖一樣不均勻外表:外表吸附中心間的能 量動(dòng)搖不一樣第五章 固體外表5.1.4 固體外表的不均勻性 在KCl晶體100面上，一個(gè)氬原子在a,b,c,d不同位置上的吸附勢(shì)能：a = - 6.65 kJ / mol, b = - 5.48 kJ / mol, c = - 6.06 kJ / mol, d = - 5.31 kJ / mol第五章 固體外表5.1.6 固體的真實(shí)外表 外表科學(xué)中定義的清潔外表是指高真空中制備，并存放在高真

7、空中的外表。 真實(shí)外表指并非像清潔外表那樣簡(jiǎn)單的外表。 1、金屬的真實(shí)外表加工應(yīng)變層：在制備外表時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)變區(qū)，其中位錯(cuò)等缺陷密度大，點(diǎn)陣畸變也增大， 因此改動(dòng)了金屬的原有性能。十幾幾十個(gè)原子層。氧化層：放在大氣中所制得的金屬外表被氧化并構(gòu)成的金屬氧化物膜層，其厚度取決于金 屬的性質(zhì)，介質(zhì)的氧化才干和外界條件等。吸附層：從周圍介質(zhì)中吸附各種分子，原子或離子等。2、玻璃的外表構(gòu)造 當(dāng)玻璃從高溫成形冷卻到室溫，或斷裂而出現(xiàn)新外表時(shí)，外表會(huì)存在不飽和鍵，又稱斷鍵。 Weyl等人假定：SiO2和石英玻璃斷裂或SiO2凝膠脫水時(shí)，外表構(gòu)成D單元和E單元。 E中心過剩氧單元： Si4O2/23O2- 或

8、Si4O2.52 D中心缺乏氧單元： Si4O2/23 或Si4O1.52第五章 固體外表 玻璃外表的不飽和鍵斷鍵：能吸附大氣中的水并與之反響。第五章 固體外表3、陶瓷的外表構(gòu)造第六章講4、無機(jī)礦物填料和顏料外表的官能團(tuán)或活性基團(tuán) 參見鄭水林編 “ 粉體外表改性 P.115.1.7 固體外表力場(chǎng) 晶體中每個(gè)質(zhì)點(diǎn)周圍都存在著一個(gè)力場(chǎng)，在晶體內(nèi)部，質(zhì)點(diǎn)力場(chǎng)是對(duì)稱的。但在固體外表，質(zhì)點(diǎn)陳列的周期反復(fù)性中斷，使處于外表邊境上的質(zhì)點(diǎn)力場(chǎng)對(duì)稱性破壞，外表現(xiàn)出剩余的鍵力，稱之為固體外表力。 外表力的分類： (1) 范得華力(分子引力)， (2) 長(zhǎng)程力第五章 固體外表(1) 范得華力(分子引力) 是固體外表

9、產(chǎn)生物理吸附或氣體凝聚的緣由。固體內(nèi)壓、外表張力、蒸汽壓、蒸發(fā)熱等性質(zhì)與之有關(guān)。 來源三方面： 定向作用力FK(靜電力),發(fā)生于極性分子之間。 誘導(dǎo)作用力FD ，發(fā)生于極性與非極性分子之間。 分散作用力FL(色散力) ，發(fā)生于非極性分子之間。 表達(dá)式：F范FKFDFL 1/r7 闡明：分子間引力的作用范圍極小，普通為35。 (2) 長(zhǎng)程力： 屬固體物質(zhì)之間相互作用力，本質(zhì)仍是范得華力。 按作用原理可分為：依托粒子間的電場(chǎng)傳播的. 如色散力，可以加和。一個(gè)分子到另一個(gè)分子逐個(gè)傳播而到達(dá)長(zhǎng)間隔的。如誘導(dǎo)作用力。第五章 固體外表小結(jié)：絕大多數(shù)晶體是各向異性，同一晶體可以有多個(gè)構(gòu)造不同的外表。(2)

10、同一種物質(zhì)，制備和加工條件不同，也會(huì)有不同的外表性質(zhì)。(3) 晶格缺陷、如空位或位錯(cuò)等呵斥外表不均勻。在空氣中暴露、外表被外來物質(zhì)所污染。吸附外來原子，占據(jù)不同的 外表位置，構(gòu)成有序或無序陳列，均可引起外表不均勻。(5) 固體外表無論怎樣光滑，從原子尺寸衡量，實(shí)踐上也是凹凸不平的。5.2 固體的外表自在能和外表應(yīng)力5.2.1 固體的外表自在能 外表自在能G： 產(chǎn)生單位新外表體系自在能的增量 (產(chǎn)生1cm2新外表所 耗費(fèi)的等溫可逆功) 產(chǎn)生G的緣由：與液體一樣，固體外表原子分子遭到指向固體內(nèi)部 的引力作用。 與液體相比： 液體外表張力與外表自在能等效,構(gòu)成新外表時(shí)，分子瞬間 可以到達(dá)平衡位置液體

11、分子易于挪動(dòng)，拉伸外表時(shí)，只 是將本體相分子遷移到液面上來，并不改動(dòng)液體分子間的 間隔。 固體外表張力與外表自在能不一定等效原子分子不可移 動(dòng)。第五章 固體外表5.2.2 外表張力與外表應(yīng)力 思索單原子組成的某物質(zhì)，將構(gòu)成新外表的過程，想象為按兩步進(jìn)展： 第一步：將物體固液均可拉開，暴顯露新外表，但新外表上的原 子仍留在原來本體相的位置上。 第二步：外表原子重新陳列到各自的平衡位置上去。 對(duì)液體：原子可以自在挪動(dòng)，可以重陳列，很快處于平衡形狀，兩步 并作一步進(jìn)展。 對(duì)固體：原子不可挪動(dòng)，第二步將極其緩慢地進(jìn)展。 在原子陳列到新的平衡位置之前，新外表上的原子必定遭到一個(gè)大小相等，方向相反的應(yīng)力阻

12、止原子挪動(dòng)。第五章 固體外表第五章 固體外表5.2.3外表自在能和外表應(yīng)力的關(guān)系對(duì)各向異性的固體 12 設(shè)在兩個(gè)方向上的面積增量分別為dA1和dA2,第五章 固體外表 外表能的添加d(AG)可用抵抗外表應(yīng)力的可逆功表示：Gr為比外表自在能對(duì)各向同性的固體 12 GrA dGr / dA 固體的外表張力即外表應(yīng)力：一部分是外表能的奉獻(xiàn)，另一部分是由外表積的變化而引起的外表能改動(dòng)的奉獻(xiàn)。 假設(shè)面積發(fā)生dA變化時(shí)，一直堅(jiān)持著平衡的外表構(gòu)型好像液體，那么dGr/dA0 ，Gr 假設(shè)不能堅(jiān)持外表的平衡構(gòu)型，那么出現(xiàn)外表應(yīng)力不等于外表自在能。相差值決議于AdGr/dA一項(xiàng)，并且于時(shí)間有關(guān)。當(dāng)新產(chǎn)生外表上的

13、原子逐漸到達(dá)平衡構(gòu)型位置時(shí)，Gr第五章 固體外表第五章 固體外表5.3 固體外表自在能的實(shí)際估算 不同類型的固體的外表自在能(有時(shí)不嚴(yán)厲地稱為外表能)有不同的理論計(jì)算方法。5.3.1 共價(jià)鍵結(jié)合的晶體原子晶體 Harkins提出，0 K 時(shí)的外表能是將單位外表積上 一切的鍵打斷所需 能量的一半，即 ， E鍵為單位面積上一切鍵能之和。鍵EG21第五章 固體外表(11例如：金剛石111面。每平方厘米上有1.831015個(gè)鍵，鍵能為 367.6KJ/mol 0 K： TK： 0為0K時(shí)的外表自在能, Tc為臨界溫度，金剛石的Tc3700K 當(dāng)T不大時(shí)，)(4.11)(1014.110023.6108

14、3.1)(10006.376223232151mJcmJcmmolJE（個(gè)）（個(gè)鍵)(70. 54 .11212mJG)1(0TcTGT0TG第五章 固體外表金剛石的100面，每平方厘米上有1.581015鍵/cm2 E鍵367.610001.5810152 /6.0231023 1.97103Jcm219.7Jm2 在100上每個(gè)原子斷兩個(gè)鍵 Gr1/219.79.85Jm2(11第五章 固體外表 5.3.2 離子晶體的外表能)1(00ibissnnNUL r0 為0K時(shí)的外表能； LS 為1m2外表上的原子數(shù)； Uo 為晶格能； nis、nib分別表示第i個(gè)原子在晶體外表和晶體體內(nèi)最臨近的

15、原子數(shù); N 為阿佛加德羅常數(shù)。第五章 固體外表5.3.3 金屬鍵晶體的外表能5.3.4 分子晶體第五章 固體外表小結(jié)：1. 不同方法制備的同一種物質(zhì)具有不同的外表能。2. 晶體具有不同的幾個(gè)晶面，晶面不同，外表能不同。3. 實(shí)際計(jì)算與實(shí)踐情況有大差別沒有思索外表畸變往往低于實(shí)踐外表能。4.固體的外表能與溫度、氣壓、第二相的性質(zhì)等條件有關(guān)。溫度上升，外表能下降。5.4 固體外表能的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 測(cè)定困難。 緣由：固體的外形不是由外表張力決議的，而是由成形過程決議。 從上節(jié)可知：用不同方法制備同一種物質(zhì)能夠得到不同的外表能丈量值。用同一方法制備的物質(zhì)，由于測(cè)試方法不同也能夠得不到一樣的值。5.4.1

16、 溫度外推法 丈量不同溫度下固體的熔體的外表張力，然后將溫度外推至室溫，此時(shí)的外表張力即為該固體的外表張力。 此法實(shí)驗(yàn)精度差。 對(duì)于熔點(diǎn)較低的有機(jī)固體，堿性鹵化物NaCl，銀等金屬可采用此法。各向同性的低熔點(diǎn)物第五章 固體外表5.4.2 利用外表張力隨溫度變化的關(guān)系式第五章 固體外表5.4.3 劈裂功法第五章 固體外表5.4.4 從溶解熱測(cè)定估算 固體溶解時(shí)外表能以熱的方式釋放出來外表消逝。測(cè)定具有不同比外表的同一固體的溶解熱，從其差值可估算外表能。第五章 固體外表 Lipsett等利用升華法制取NaCl晶體后，其顆粒尺寸約為1m，實(shí)驗(yàn)測(cè)得細(xì)顆粒的溶解熱比粗顆粒大66.9J/mol。 NaCl

17、的總外表能為 Es66.9Jmol1/58.52.8104g/molcm2/g 408107Jcm2第五章 固體外表邊長(zhǎng)（cm）（m）總表面積（cm2）總表面能（107 Jcm-2）0.770.00773.65400.10.001284.21030.010.00012804.21040.0010.000012.81034.21051041m2.81044.210610610nm2.81054.2107例：1克某固體，其密度為2.2g/cm3，假定其外表能為150107Jcm-2， 那么將該晶體細(xì)分成小立方體時(shí)總面積的總外表能變化如下：5.4.5 接觸角法 液體在固體上的接觸角的大小與固體的外表

18、能有關(guān)，故可根據(jù)一系列液體的外表張力及它們?cè)谕还腆w上的接觸角估算固體的外表能。固體表面（mJ/m2）測(cè)量方法固體表面（mJ/m2）測(cè)量方法云母24005400劈裂功法MgO（100）1200劈裂功法NaCl（100）110劈裂功法Ag800熔融外推法NaCl190熔融外推法Na200熔融外推法NaCl400溶解熱法石蠟25.4接觸角法CaO1310溶解熱法聚乙烯33.1接觸角法第五章 固體外表5.5 固-氣外表吸附5.5.1 吸附景象 固體與氣體相接觸時(shí)，氣體必將自發(fā)的在固體外表上產(chǎn)生吸附。 吸附劑：在其外表上發(fā)生吸附作用的固體。 吸附質(zhì)：被固體吸附的物質(zhì)氣體，溶質(zhì)等 吸附的定義： 由于物理

19、和化學(xué)的作用力場(chǎng)，某種物質(zhì)分子附著或結(jié)合在兩相界 面上的濃度與兩相本體不同的景象。 吸收的概念：氣體滲入整個(gè)凝聚相本體，屬于本體效應(yīng)。第五章 固體外表 外表分凝的概念： 由于兩相界面存在強(qiáng)的外表結(jié)合力或外表鍵而使本體相種某些組分 在表界面區(qū)產(chǎn)生富集的景象。 這種景象在固固界面也同樣可以出現(xiàn)。 例：AgPd合金外表吸附CO時(shí)，體相中的Pd可經(jīng)過分散到達(dá)外表與 CO構(gòu)成強(qiáng)的羰基鍵，從而使外表富鈀，假設(shè)除去CO，外表又會(huì)回到 原來的富銀形狀。 吸附包括分凝作用的推進(jìn)力： 界面具有最大的減少凝聚相外表自在能的趨勢(shì)。第五章 固體外表5.5.2 物理吸附和化學(xué)吸附吸附勢(shì)能曲線：表示吸附質(zhì)與吸附劑之間間隔與

20、相互作用勢(shì)能關(guān)系的曲線。 H2在Ni上的吸附第五章 固體外表吸附熱：氣體在固體上的吸附是放熱過程。 物理吸附是自發(fā)過程，故在恒溫恒壓條件下 G 0， 被吸附的分子與氣相中的分子相比自在度減小，故S 0, 由 G H T S, H 0積分吸附熱：在恒溫、恒容和恒定吸附劑外表積時(shí)，發(fā)生較長(zhǎng)吸附 過程，平均吸附1mol氣體所放出的熱量。微分吸附熱：在恒溫、恒容和恒定吸附劑外表積，并堅(jiān)持恒定吸附 量，再進(jìn)展一微量吸附過程放出的熱量。此過程仍用吸附1mol 氣體的熱效應(yīng)表征。積分吸附熱qi和微分吸附熱qd表示的都是體系內(nèi)能的變化， 即 ，AVTinUq,)(AVTdnUq,)(第五章 固體外表物理吸附和

21、化學(xué)吸附的區(qū)別 本質(zhì)區(qū)別：固體外表和吸附分子間的作用力的性質(zhì)。吸附性質(zhì)物理吸附化學(xué)吸附吸附力Van der Waals力化學(xué)鍵力吸附熱近于液化熱近于化學(xué)反應(yīng)熱吸附溫度較低（低于臨界溫度）高（遠(yuǎn)高于吸附質(zhì)的沸點(diǎn)）吸附速度快（不需活化能）慢（需活化能）選擇性無有吸附分子層數(shù)單層或多層單層脫附性能完全脫附脫附困難，常伴有化學(xué)反應(yīng)第五章 固體外表5.5.3 吸附等溫線 吸附量：?jiǎn)挝幻娣e上吸附氣體的量或體積 單位質(zhì)量吸附劑所吸附氣體的量或體積 q,q 為吸附量， x：被吸附氣體的量，可為質(zhì)量、物質(zhì)的量。 v：被吸附氣體的體積 m：吸附劑的質(zhì)量 q：與吸附劑的種類，吸附質(zhì)性質(zhì)，溫度T，壓力P有關(guān) 對(duì)選定體

22、系：qfT，Pmvqmxq或第五章 固體外表 吸附等溫線和等溫式：恒溫下：qfP 堅(jiān)持溫度不變，顯示吸附量與比壓之間的關(guān)系曲線稱為吸附等溫線。 縱坐標(biāo)是吸附量，橫坐標(biāo)是比壓p /ps，p是吸附質(zhì)蒸汽的平衡壓力， ps是吸附溫度時(shí)吸附質(zhì)的飽和蒸汽壓。第五章 固體外表吸附等壓線和等壓式：恒壓下：qfT 堅(jiān)持壓力不變，吸附量與溫度之間的關(guān)系曲線稱為吸附等壓線。 在實(shí)驗(yàn)測(cè)定的一組吸附等溫線上，選定比壓為0.1，作垂線與各等溫線相交。 根據(jù)交點(diǎn)的吸附量和溫度，作出一條qT曲線，這就是比壓為0.1時(shí)的等壓線。 從圖上可見，堅(jiān)持比壓不變，吸附量隨著溫度的升高而下降。第五章 固體外表吸附等量線： 恒q下：Pf

23、T 堅(jiān)持吸附量不變，壓力與溫度之間的關(guān)系曲線稱為吸附等量線。 吸附等量線不是用實(shí)驗(yàn)直接丈量的，而是在實(shí)驗(yàn)測(cè)定等溫線的根底 上畫出來的。 在實(shí)驗(yàn)測(cè)定的一組吸附等溫線上，選定吸附量為q1，作程度線與 各等溫線相交。 從圖上可見，堅(jiān)持吸附量不變，當(dāng)溫度升高時(shí)，壓力也要相應(yīng)增高。從等量線上可以求出吸附熱。第五章 固體外表 五種吸附等溫線 第一種類型()在2.5nm以下微孔吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。例如78K時(shí)N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附。第五章 固體外表第二種類型第三種類型()常稱為S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一，發(fā)生多分子層吸附。在比壓接近1時(shí)，發(fā)生毛細(xì)管和孔凝景象。()

24、這種類型較少見。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種等溫線，如352K時(shí)，Br2在硅膠上的吸附。第五章 固體外表第四種類型第五種類型()多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時(shí)會(huì)有這種等溫線。在比壓較高時(shí)，有毛細(xì)凝聚景象。例如在323K時(shí)，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種類型。()發(fā)生多分子層吸附，有毛細(xì)凝聚景象。例如373K時(shí)，水汽在活性炭上的吸附屬于這種類型。第五章 固體外表研討吸附等溫線的意義 五類吸附等溫線，反映了吸附劑外表的性質(zhì)，孔分布及吸附劑與吸附質(zhì)的相互作用不同，由此可了解吸附劑外表性質(zhì)，孔分布性質(zhì)以及吸附劑與吸附質(zhì)相互作用的有關(guān)知識(shí)。第五章 固體外表 實(shí)驗(yàn)安裝如圖。將吸附劑放在樣品盤3中

25、，吸附質(zhì)放在樣品管4中。首先加熱爐子6，并使體系與真空安裝相接。到達(dá)預(yù)定溫度和真空度后，堅(jiān)持2小時(shí)，脫附終了，記下石英彈簧2下面某一端點(diǎn)的讀數(shù)。 根據(jù)加樣前后該端點(diǎn)讀數(shù)的變化，可知道加樣品后石英彈簧的伸長(zhǎng)，從而算出脫附后凈樣品的質(zhì)量。第五章 固體外表實(shí)驗(yàn)二四氯化碳法測(cè)定孔性固體比孔容 5.6 langmuir單分子吸附模型及吸附等溫式5.6.1 吸附模型要點(diǎn)： 1916年提出了單分子層實(shí)際分子間力隨間隔的添加而迅速下降對(duì)化學(xué)吸附和低壓高溫時(shí)的物理吸附的運(yùn)用獲得勝利。固體外表存在一定數(shù)量的活化位置。當(dāng)氣體分子碰到固體外表時(shí)，一 部分氣體被吸附在活化位置上并放出熱量。單分子層吸附。每個(gè)活化位置可吸

26、附一個(gè)分子，假設(shè)固體外表已蓋滿一 層吸附分子，那么力場(chǎng)到達(dá)飽和。固體外表是均勻的，各個(gè)位置吸附熱相等，被吸附分子間沒有相互作 用吸附和脫附構(gòu)成動(dòng)態(tài)平衡。第五章 固體外表5.6.2 Langmuir等溫式推導(dǎo) 設(shè)固體外表有s個(gè)吸附位，已被氣體分子占據(jù)了S1個(gè)那么空余S0SS1個(gè)。 固體外表被吸附的分子占據(jù)的分?jǐn)?shù)為， 覆蓋率：S1 / S , 固體外表被吸附的分子占滿時(shí)， 1。 固體外表未被占據(jù)的分?jǐn)?shù)為 1， 1 S0 / S 氣體吸附速率： V1 k1 p ( 1 -)， 氣體脫附速率： V2k2 k1 k2 為吸附和脫附速度常數(shù) 在等溫下達(dá)平衡時(shí)，V1V2 那么： k1p(1-)=k2bpbp

27、pkkpkkpkkpk112121121第五章 固體外表此式即為L(zhǎng)angmuir單分子吸附等溫式，b為吸附系數(shù) 第五章 固體外表5.6.2 討論當(dāng)壓力足夠低時(shí)，bp 1,那么=1，即與p無關(guān)對(duì)應(yīng)于曲線程度段.3. 當(dāng)壓力適中時(shí)， , Pm, m = 0 14. 假設(shè)以Vm代表1時(shí)的吸附量，V代表壓力為P時(shí)的吸附量，那么 ,或 整理得： 以 p/Vp 作圖，可得不斷線，從直線的斜率和截距可求出Vm和b。bpbp1bpbpVmV1VmpVmbVp1bpbpVmV1第五章 固體外表5.6.3 多種氣體吸附的Langmuir單分子層吸附公式 兩種氣體： , pB 增大使 pA 減小， 即氣體B的存在使氣體A的吸附受阻 pA 增大使 pB 減小，即氣體A的存在使氣體B的吸附受阻 推行： BAAApbbpbp1BABBpbbppb1iiiiiipbpb11第五章 固體外表5.6.4 b值大小對(duì)langmuir等溫線外形的影響 阿倫烏絲公式： , Q 吸附熱 b與吸附熱有關(guān)，它反映了吸附分子與固體外表作用 的強(qiáng)弱。 b值增大