吸附等温线.PPT

吸附等温式吸附等温式气体在固体表面上的吸附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吸附等温线类型吸附等温线类型Langmuir 吸附等温式吸附等温式Freundlich 吸附等温式吸附等温式BET 吸附等温式吸附等温式- - 目目 录录 - -吸附等温线类型吸附等温线类型 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、压力的关系吸附量与温度、压力的关系吸附等温线类型吸附等温线类型类型类型 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，达到饱和举例举例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吸附等温线类型吸附等温线类型类型类型 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举例O2在非孔性硅胶或TiO2上的吸附吸附等温线类型吸附等温线类型类型类型 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吸附等温线类型吸附等温线类型类型类型 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举例水或乙醇在硅胶上的吸附吸附等温线类型吸附等温线类型类型类型 V• 低压时多分子层吸附• 压力增加产生毛细凝结• 有脱附滞后现象举例举例373 K时，水汽在活性炭上的吸附吸附等温线类型吸附等温线类型IVIV型、型、V V型曲线有吸附滞后型曲线有吸附滞后环的可能原因环的可能原因• 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 吸附等温式吸附等温式Langmuir 基本假设基本假设• 气体在固体表面上的吸附是单分子层单分子层的• 被吸附的分子间无相互作用力无相互作用力• 吸附剂表面是均匀均匀的• 吸附平衡是动态平衡动态平衡Langmuir 吸附等温式吸附等温式Langmuir 公式推导公式推导• 表面覆盖度 θ = V/Vm • 空白表面为 1 - θ • 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G + S SGkakdLangmuir 吸附等温式吸附等温式ka，kd：分别为吸附和解吸(脱附)过程的速率系数吸附速率：吸附速率：脱附速率：脱附速率：平衡时平衡时：：Langmuir 吸附等温式吸附等温式令：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）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 吸附等温式吸附等温式&pp/V以以p/V对对p作图作图,可求可求Vm 和和aLangmuir 吸附等温式吸附等温式VpVmax 压力足够低或吸附较弱时，ap<<1，V≈Vmap，V∝p 压力适中时，V与p呈曲线关系 压力足够大或吸附较强时，ap>>1，V=Vm，V与p无关Langmuir 吸附等温式吸附等温式多组份吸附多组份吸附当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，达吸附平衡时，ra = rdLangmuir 吸附等温式吸附等温式多组份吸附多组份吸附两式联立解得两式联立解得θA，，θB分别为：分别为：对对i种气体混合吸附的种气体混合吸附的Langmuir吸附公式为：吸附公式为：Langmuir 吸附等温式吸附等温式应用与局限应用与局限• 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θ较大时，Langmuir吸附等温式不适用Freundlich 吸附等温式吸附等温式Freundlich吸附等温式表示形式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kFreundlich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 吸附等温式吸附等温式BET基本假设基本假设• 吸附可以是多分子层多分子层的• 固体表面是均匀均匀的• 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，吸附质在同一层上无相互作用无相互作用BET 吸附等温式吸附等温式BET 吸附等温式吸附等温式• C为吸附热常数• Vm为吸满单分子层的体积二常数公式二常数公式式中V大小没有限制没有限制，θ可大于1，当p=pp=p0 0饱和蒸汽压时，V无限大BET 吸附等温式吸附等温式为了使用方便，将二常数公式改写为：为了使用方便，将二常数公式改写为：用实验数据用实验数据 对对 作图，作图，若能若能得一条直线得一条直线，，说明符合说明符合BETBET公式，公式，从直线的斜率和截距可计算两从直线的斜率和截距可计算两个常数值个常数值c c和和V Vm mBET 吸附等温式吸附等温式若吸附层为有限层若吸附层为有限层n三常数公式三常数公式 Vm、、C、、nn=1时，回归到时，回归到Langmuir公式公式BET 吸附等温式吸附等温式实验结果表明，当p/p0在0.05～0.35的范围内，均符合BET吸附等温式；此时θ在0.5～1.5的范围内，表观上能满足BET理论假设。

当p/p0小于0.05，即θ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总总 结结• 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 5种种类型• 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请老师同学批评指正。