固体表面吸附.ppt

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令: 则: 若有两种气体存于表面而发生竞争吸附时: 则: 如果吸附解离成两个碎片,且各占据一个吸附位置,则: 吸附等温式为: 2、其它吸附等温式的动力学推导 Elovich吸附等温方程 设吸附活化能随θ线性增加,脱附活化能随θ线性减小,则 由推导得: Freundich吸附方程: 吸附活化能和脱附活化能与θ的对数有线性关系,即: 由推导得: 其中: 第六节 BET吸附等温式 * 6、BET公式 由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子层吸附公式简称BET公式。 他们接受了Langmuir理论中关于固体表面是均匀的观点,但他们认为吸附是多分子层的。当然第一层吸附与第二层吸附不同,因为相互作用的对象不同,因而吸附热也不同,第二层及以后各层的吸附热接近与凝聚热。 在这个基础上他们导出了BET吸附二常数公式。 * BET公式 式中两个常数为c和Vm,c是与吸附热有关的常数,Vm为铺满单分子层所需气体的体积。p和V分别为吸附时的压力和体积,ps是实验温度下吸附质的饱和蒸汽压。 * BET公式 为了使用方便,将二常数公式改写为: 用实验数据 对 作图,得一条直线。从直线的斜率和截距可计算两个常数值c和Vm,从Vm可以计算吸附剂的比表面: Am是吸附质分子的截面积,要换算到标准状态(STP)。 * BET公式 为了计算方便起见,二常数公式较常用,比压一般控制在0.05~0.35之间。 比压太低,建立不起多分子层物理吸附; 比压过高,容易发生毛细凝聚,使结果偏高。 * BET公式 如果吸附层不是无限的,而是有一定的限制,例如在吸附剂孔道内,至多只能吸附n层,则BET公式修正为三常数公式: 若n =1,为单分子层吸附,上式可以简化为 Langmuir公式。 若n =∞,(p/ps)∞→0,上式可转化为二常数公式。三常数公式一般适用于比压在0.35~0.60之间的吸附。 在吸附平衡时,固体表面一部分可能是空白的, 而另一部分可能吸附了一层、两层……i层,以 1938年,Brunauer Emmert 和Teller三人突出了多层吸附理论,简称为BET理论 1.BET吸附等温方程式的推导 假设: (1)物理吸附中,吸附剂 ? 吸附质,吸附质 ? 吸附质之间存在范德华力 (2)吸附层是多层的 (3)固体表面是均匀的 S0 S1 S2…… Si 表示 0 1 2…… I 层 推导: 对S0层;S0层吸附速度与S1层脱附的速度相等 吸附速度=a1pS0 脱附速度与S1上具有第一层吸附热Q1以上能量的分子数以及面积S1 成正比 脱附速度=b1S1exp(-Q1/RT) 平衡时 1g吸附剂的总表面积为 吸附气体的总体积为 同理,在S1层 单位面积的吸附总量 表面盖满单分子层时的吸附量Vm 则 讨论:(1)V0:1cm2表面上覆盖一单分子层时所须气体体积 (2)θ可以大于1 (1)第二层以上的吸附热都等于吸附质的液化热,即, 由此得BET公式 其中:P:气体吸附体积为V时的平衡压力    P0:气体的饱和蒸气压    Vm:饱和吸附量[ml·(STP)·g-1 ] C: 常数 (2)第二层以上的脱附,吸附性质和液态吸附质的蒸发 凝聚一样,即第二层以上的吸附质看作是液体。 假设: (1)当n=1时,BET公式可用于单分子层吸附 当只能吸附n层时,BET公式引入第三个常数n 即BET三常数公式 2. BET方程的性质和应用 若C1. C=exp[(Q1-QL)/RT] Q1QL,吸附质与吸附剂之间的作用力大于吸 附质之间的作用力,等温线呈S型,即第Ⅱ型 若C1,则Q1QL,吸附质分子间的吸引力大于 与吸附剂与吸附质之间的作用力,低压下曲线是凹的, 等温线属Ⅲ型 (2)当n1时 C从200到0.1,吸附等温线由Ⅱ型过渡到Ⅲ型,对于Ⅱ型,C越大,曲线 越凸,等温线的转折点越明显。 (3)吸附层数对等温线形状的影响 例:N2在铁催化剂上的吸附 当p/p00.35时, N=5,6,7, ∞时,四条等温线重合; 当p/p00.35时,四条等温线分开; 当p/p0=0.58时,n=5,曲线与实验值 重合; 当p/p0=0.66时,n=6,当p/p0=0.72时,n=7,实验值与计算值重合; 式中: -----比表面积 -----表面超量 -----纯净吸附剂表面张力 -----铺有单分子层吸附质的吸附剂表面张力 -------表面膜压力或二维表面空间压力 气-固物理吸附平衡时,利用Henry定律:

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