常见吸附等温曲线的类型及其理论分析34页PPT
吸附等温线及动力学ppt
（4）BET法 BET法计算是建立在Brunauer（布鲁诺），Emmett（埃麦特）和Teller（泰
勒）三人从经典统计理论推导出的多分子层吸附公式的基础上，提出的一种计 算方法。即著名的BET方程：
-
（1）连续流动法 是相对于静态法而言，整个测试过程是在常压下进行，吸附剂是在处于连续
流动的状态下被吸附。连续流动法是在气相色谱的原理基础上发展而来的，籍 由热导检测器来测定样品吸附量的多少。连续动态氮吸附是以氮气为吸附气。 以氦气或氢气为载气，两种气体按照一定的比例混合，使氮气达到指定的相对 压力，流经样品颗粒表面。当样品管置于液氮环境下时，粉体材料对混合气体 中的氮气产生物理吸附，而载气则不被吸附，造成混合气体成分比例变化，从 而导致热导系数变化，这时就能从热导池检测器中检测到信号电压，即出现吸 附峰。吸附饱和后让样品重新回到室温，被吸附的氮气就会脱附出来，形成与 吸附峰相反的脱附峰。吸附峰或脱附峰的面积大小正比于样品表面吸附的氮气 量的多少，可通过定量气体标定峰面积所代表的氮气量，通过测定一系列氮气 分压P/P0下样品吸附的氮气量，绘制出氮气吸附等温线或脱附等温线，进而求 出比表面积。通常利用脱附峰来计算比表面积。
Sg4.3 6 V m/W (m 2/g)
可见，准确测定样品表面单层饱和吸附量Vm是比表面积测定的关键。
-
测定方法和原理
比表面积测试方法有两种分类标准。 一是根据测定样品吸附气体量的多少， 可分为：连续流动法、容量法和重量法。 重量法现在基本上很少使用。再是根据 计算比表面积的理论模型不同可分为： 直接对比法、Langmuir法和BET法等。 同时这两种分类标准又有一定的联系， 直接对比法只能采用连续流动法来测定 气体吸附量的多少，而BET法即可以采 用连续流动法，也可采用容量法来测定 气体吸附量。
六类吸附等温曲线
六类吸附等温曲线引言：吸附等温曲线是描述吸附剂与气体或液体之间吸附平衡关系的重要工具。
根据吸附过程中吸附剂表面吸附物与吸附剂之间的相互作用力的性质，吸附等温曲线可分为六类。
一、Langmuir等温曲线Langmuir等温曲线是描述理想单层吸附的等温曲线。
该曲线表明吸附剂表面上存在一定数量的吸附位点，当吸附剂上的吸附位点全部被占据时，吸附速率与解吸速率达到平衡，吸附量不再增加。
曲线呈S形，由一个饱和吸附阶段和一个线性吸附阶段组成。
二、Freundlich等温曲线Freundlich等温曲线适用于非理想吸附体系，即吸附位点之间存在相互作用。
曲线表明吸附速率与解吸速率不再相等，吸附量会不断增加，但增加速率逐渐减慢。
曲线呈现出一种渐进饱和的趋势。
三、Temkin等温曲线Temkin等温曲线适用于表面存在吸附位点间相互作用力不均匀的情况。
该曲线表明吸附剂表面的吸附位点对吸附物的吸引力随着吸附量的增加而减弱。
曲线呈线性递减的趋势。
四、Dubinin-Radushkevich等温曲线Dubinin-Radushkevich等温曲线适用于描述在多孔吸附剂上的吸附过程。
该曲线表明吸附剂的孔径大小对吸附物的吸附量有重要影响。
当孔径较小时，吸附量随着吸附势能的增加而减少；当孔径较大时，吸附量随着吸附势能的增加而增加。
曲线呈现出一种先增加后减少的趋势。
五、Halsey等温曲线Halsey等温曲线是描述在孔径分布较宽的吸附剂上的吸附行为。
该曲线表明随着吸附剂孔径的增加，吸附量的增加速率逐渐减慢。
曲线呈现出一种先急剧增加后逐渐趋于平缓的趋势。
六、Sips等温曲线Sips等温曲线适用于描述非均匀吸附剂表面上的吸附过程。
该曲线表明吸附量随着吸附势能的增加而增加，但增加速率逐渐减慢。
曲线呈现出一种先急剧增加后逐渐趋于平缓的趋势。
结论：通过对六类吸附等温曲线的描述，我们可以更好地理解吸附过程中吸附剂与吸附物之间的相互作用关系。
不同类型的曲线反映了吸附剂表面结构和吸附物性质的差异，因此在实际应用中需要选择适合的等温曲线来描述吸附过程，以便更好地设计和优化吸附过程。
吸附等温线的分类以及吸附机理简析
吸附等温线的分类以及吸附机理简析吸附等温线是有关吸附剂孔结构、吸附热以及其它物理化学特征的信息源。
在恒定的温度和宽范围的相对压力条件下可得到被吸附物的吸附等温线。
为了更好地了解吸附等温线中所包含的信息，以下对有关吸附等温线的分类以及吸附机理作一简单介绍[1，8,10,19,20,33,53～55]：众多的吸附等温线可以被分为六种(IUPAC分类)，如图1-11所示为吸附等温线的类型。
对于具有很小外表面积的微孔吸附剂其吸附表现为I型吸附等温线，I型吸附等温线与分压P／Po线呈凹型且以形成一平台为特征，平台呈水平或接近水平状，随着饱和压力的到达吸附等温线或者直接与P／Po = 1相交或表现为一条“拖尾”。
吸附等温线的初始部分代表吸附剂中狭窄微孔的充填过程，其极限吸附容量依赖于可接近的微孔容积而不是表面积，在较高相对压力下平台的斜率是非微孔表面(如中孔或大孔以及外表面)上的多层吸附所致。
II型吸附等温线正常是由无孔或大孔吸附剂所引起的不严格的单层到多层吸附。
拐点的存在表明单层吸附到多层吸附的转变，亦即单层吸附的完成和多层吸附的开始。
III型吸附等温线通常与较弱的吸附剂-吸附质(Adsorbent-Adsorbate)相互作用以及较强的吸附质-吸附质(Adsorbate-Adsorbate)相互作用有关，在此情形，协同效应导致在均匀的单一吸附层尚未完成之前形成了多层吸附，故引起吸附容量随着吸附的进行而迅速提高，吸附质-吸附质之间的相互作用对吸附过程起很重要的影响。
在非孔表面上的水蒸气吸附就是III型吸附等温线最好的实例。
Ⅳ型吸附等温线的明显特征是其存在滞后回线，这与毛细凝聚的发生有很大关系，而且在较高和较宽的分压范围保持一恒定吸附容量，其起始部分类似于II型吸附等温线，由此对应中孔壁上的单层到多层吸附。
在很少吸附剂中的一些中孔或微孔炭表现出V型水吸附等温线，像III型吸附等温线一样，吸附剂-吸附质之间的相互作用与吸附质-吸附质之间的相互作用相比非常弱，这当然包括水分子形成氢键的情形。
吸附等温线类型
吸附等温线类型
吸附温线描述了吸附过程中的吸附容量变化趋势。
它由一系列的点（每个点都有一个不同的吸附温度）和连续的曲线构成。
该曲线表明，随着吸附温度的升高，材料吸附量也会随之增加。
该温线图通常用来衡量吸附材料的效率和性能，以便更好地描述该材料的吸附特性。
一般情况下，温度的升高会导致更高的吸附容量，但是对于某些特定的吸附材料，温度的升高可能不会带来更高的吸附容量。
吸附容量温度曲线一般分为三种类型：直线型、S型和L型。
直线型吸附容量温度曲线表示随着温度的升高，容量陡增，但是到一定温度时就不会再变化。
S型吸附容量温度曲线表示，随着温度的升高，容量先陡增，到一定温度后，又会慢慢减少。
L型吸附容量温度曲线表示，随着温度的升高，容量保持恒定，没有明显的增加或减少趋势。
常见吸附等温曲线的类型及其理论分析
contents
目录
• 吸附等温线的基本概念 • 常见吸附等温曲线类型 • 吸附等温曲线理论分析 • 吸附等温曲线在实践中的应用 • 吸附等温曲线的发展趋势与展望
01
吸附等温线的基本概念
定义与分类
定义
吸附等温线是指在一定的温度下，吸 附剂对气体分子的吸附量与气体压力 之间的关系曲线。
吸附等温曲线的调控和优化。
吸附等温曲线理论模型的改进与发展
1 2 3
多分子层吸附模型
在传统的单分子层吸附模型基础上，发展多分子 层吸附模型，能够更准确地描述复杂吸附等温曲 线。
统计热力学模型
结合统计热力学理论，建立更为精确的吸附等温 曲线理论模型，以解释实验数据并预测新体系的 吸附行为。
机理导向模型
气体分子性质
气体分子的性质如分子大小、 极性、扩散系数等也会影响吸
附等温线的形状和位置。
02
常见吸附等温曲线类型
Ⅰ型吸附等温线
总结词
表示单层饱和吸附，吸附量随相对压力的增加而增加，直至接近饱和压力。
详细描述
Ⅰ型吸附等温线是典型的物理吸附等温线，表示吸附剂表面完全被吸附质覆盖， 形成单分子层吸附。在相对压力较低时，吸附量随相对压力的增加迅速增加， 当接近饱和压力时，吸附量增长速度减缓。
VS
详细描述
D-R理论假设气体分子在固体表面形成单 分子层吸附，同时考虑了气体分子在固体 表面和孔内的吸附。该理论可以用来计算 孔径分布和孔体积等参数。
04
吸附等温曲线在实践中 的应用
在气体分离中的应用
分离空气中的氧气和氮气
利用吸附等温曲线，可以找到最佳的吸附剂和操作条件，将空气中的氧气和氮气进行有 效分离。
吸附等温线的分类以及吸附机理简析
吸附等温线的分类以及吸附机理简析吸附等温线是有关吸附剂孔结构、吸附热以及其它物理化学特征的信息源。
在恒定的温度和宽范围的相对压力条件下可得到被吸附物的吸附等温线。
为了更好地了解吸附等温线中所包含的信息，以下对有关吸附等温线的分类以及吸附机理作一简单介绍[1，8,10,19,20,33,53 〜55]:众多的吸附等温线可以被分为六种(IUPAC分类)，如图1-11所示为吸附等温线的类型。
对于具有很小外表面积的微孔吸附剂其吸附表现为I型吸附等温线，I型吸附等温线与分压P/ Po线呈凹型且以形成一平台为特征，平台呈水平或接近水平状，随着饱和压力的到达吸附等温线或者直接与P/ Po = 1相交或表现为一条“拖尾”。
吸附等温线的初始部分代表吸附剂中狭窄微孔的充填过程，其极限吸附容量依赖于可接近的微孔容积而不是表面积，在较高相对压力下平台的斜率是非微孔表面(如中孔或大孔以及外表面)上的多层吸附所致。
II型吸附等温线正常是由无孔或大孔吸附剂所引起的不严格的单层到多层吸附。
拐点的存在表明单层吸附到多层吸附的转变，亦即单层吸附的完成和多层吸附的开始。
III型吸附等温线通常与较弱的吸附剂-吸附质(Adsorbent-Adsorbate) 相互作用以及较强的吸附质-吸附质(Adsorbate-Adsorbate) 相互作用有关，在此情形，协同效应导致在均匀的单一吸附层尚未完成之前形成了多层吸附，故引起吸附容量随着吸附的进行而迅速提高，吸附质-吸附质之间的相互作用对吸附过程起很重要的影响。
在非孔表面上的水蒸气吸附就是III型吸附等温线最好的实例。
W型吸附等温线的明显特征是其存在滞后回线，这与毛细凝聚的发生有很大关系，而且在较高和较宽的分压范围保持一恒定吸附容量，其起始部分类似于II型吸附等温线，由此对应中孔壁上的单层到多层吸附。
在很少吸附剂中的一些中孔或微孔炭表现岀V型水吸附等温线，像III型吸附等温线一样，吸附剂-吸附质之间的相互作用与吸附质-吸附质之间的相互作用相比非常弱，这当然包括水分子形成氢键的情形。
吸附脱附等温线及吸附理论PPT教案
）
q kp1/ n
✓q是单位质量固体上吸附的气体质量， P是气体的平衡压
力。
✓常数k和 n依赖于吸附剂、吸附质的种类和吸附温度。 ✓常数n反映了吸附作用的强度， k与吸附相互作用、吸附 量有关。
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二. 经典吸附理论
2.2 Freundlich 方程
q kp1/ n
✓Freundlich吸附式形式简单，计算方便。但式中的常数k、 n没有明确的物理意义，不能说明吸附作用的机理。
3）理想的均匀表面。各个吸附中心都
具有相等的吸附能，并在各中心均匀分
布；
4）吸附和脱附呈动态平衡。
Adsorbent
✓是和吸附量或覆盖率无关的理想模型。
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二. 经典吸附理论
2.3 单分子层吸附理论•Langmuir方程
➢
推导过程： A(g)+M(表面)
AM
k1
k2
定义： θ为覆盖率
如果用q表示吸附量，qm表示饱和吸附量，
那么θ＝q/qm ，则
q aqm p
1 ap
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二. 经典吸附理论
2.3 单分子层吸附理论•Langmuir方程
ap
1 ap
以θ对p 作右图：
①当p很小或吸附很弱时， ap<<1，θ = ap， θ 与 p 成 线性关系。
②当p很大或吸附很强时，ap>>1， θ =1，θ 与 p无关， 吸附已铺满单分子层。
剂的总表面积S和比表面：
常用来测定固体物质的比表面积、孔结构、孔形状和孔分布； BET吸附等温式只适用于多层的物理吸附； BET吸附式常用于Ⅱ型、Ⅲ型等温线。
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六类吸附等温曲线
六类吸附等温曲线
ngmuir吸附等温曲线：描述了分子在吸附表面上排斥性的行为，适用于单层吸附。
2. BET吸附等温曲线：描述了分子在多孔材料表面上吸附的行为，适用于多层吸附。
3. Freundlich吸附等温曲线：描述了分子在局部吸附中的非均匀性行为，适用于不同的吸附条件。
4. Temkin吸附等温曲线：描述了分子在吸附表面上的相互作用，适用于吸附表面上的化学反应。
5. Dubinin-Radushkevich吸附等温曲线：描述了分子在孔隙中吸附的行为，适用于孔径分布较窄的吸附材料。
6. Halsey吸附等温曲线：描述了分子在多孔材料表面上紧密堆积的行为，适用于亲疏性分子吸附。
- 1 -。
[物理]3-吸附等温线ppt课件
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物理吸附方法的根本原理
物理吸附方法的根本原理是基于 Brunauer－Emmett－Teller提出的多层 吸附实际，即BET公式。
求比外表的关键，是用实验测出不同相 对压力P／Po下所对应的一组平衡吸附体 积，然后将P／V(P-Po)对P／Po作图
目前运用最广泛的吸附质是N2，其Am 值为0.162(nm)2，吸附温度在其液化点 77.2K附近，低温可以防止化学吸附。相 对压力控制在0.05-0.35之间，当相对压 力低于0.05时不易建立起多层吸附平衡， 高于0.35时，发生毛细管凝聚作用。实验 阐明，对多数体系，相对压力在0.050.35之间的数据与BFT方程有较好的吻合。
外表积与活性(1)
多相催化反响发生在催化剂外表上，外 表积大小会影响到活性的高低。
普通而言，外表积越大，催化剂的活性 愈高，所以经常把催化剂制成高度分散 的固体，以获得较高的活性。
外表积与活性(2)
在实践制备中有少数催化剂的外表是均 匀的．这种催化剂的活性与外表积是呈 直线关系的。
如：2，3-二甲基丁烷在硅酸铝催化剂上 527℃时的裂解反响，裂解活性随比外表 添加而线性增大、活性与比外表积成正 比关系。
III型等温线
在整个压力范围内凸向下，曲线没有拐 点B，此种吸附甚为少见。
曲线下凸阐明此种吸附所凭仗的作用力 相当弱。吸附质对固体不浸润时的吸附， 如水在石墨上的吸附即属此例。
IV型等温线
开场部分即低P／Po区，与II型等温线类 似凸向上。 在较高P／Po区，吸附明显添加，这能够 是发生了毛细管凝聚的结果。 由于毛细管凝聚，在这个区内，有能够 察看到滞后景象、即在脱附时得到的等 温线与吸附时得到的等温线不重合。
分散的三种类型
容积分散 努森分散 构型分散
常见吸附等温曲线的类型及其理论分析PPT课件
•关于Kelvin半径
rm
rk
rk
t
r
r rk t
rm
rk cos
ln p 2VL cos
(17)
p0
rk RT
rk 称为Klevin半径，在实际应用时，为了简化问题，通常取 0 ,此时 rk rm
•适用范围。Kelvin方程是从热力学公式中推导出来的，对于具有分子尺度孔径的孔并不适用（不 适于微孔）。对于大孔来说，由于孔径较大，发生毛细孔凝聚时的压力十分接近饱和蒸汽压，在 实验中很难测出。因此，Kelvin方程在处理中孔凝聚时是最有效的。
rk
ln
p
p0
d
2VL RT
1 rk
。两式
比较p，a pd 。这时，吸附与脱附分支就会发生回线，且脱附曲线在吸附曲线的左侧。
5.几种常见的吸附回线
A n
0
pd/p0 pa/po p/p0
A类回线：吸附和脱附曲线都很陡，发生 凝聚和蒸发时的相对压力比较居中。具有 这类回线的吸附剂最典型的是两端开口的 圆筒孔。
7. BET方程的一些改进
BET模型能够较好的解释开放表面的吸附现象，但是如果吸附剂是多孔的，吸附 空间就是有限的，吸附的层数受到孔尺寸的限制，因此，推导过程中，吸附层的上 限只能为N，对于N层吸附的BET方程为：
n nm
Cx 1 x
1 ( 1
N 1)xN NxN1 (C 1)x CxN1
尽管N层BET方程考虑了吸附空间对吸附层的限制，但在解释Ⅳ和Ⅴ型等温线时还是
遇到了困难。为了使BET方程能够对Ⅳ和Ⅴ型等温线作出合理解释， Brunauer等以平行板
孔为例，考虑了对立的孔壁上吸附层最终闭合时的情况. ，他们认为此时吸附层的厚度不
吸附等温线及动力学ppt
气体吸附法测定比表面积的原理，是依据气体在固体表面的吸附特性，在一 定的压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分子（吸附质）具 有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。通过测定出该平 衡吸附量，利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积。
由于实际颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方法测定的是吸附质分子所 能到达的颗粒外表面和内部通孔总表面积之和，如下图所示：
-
特点：1、连续流动法测试过程操作简单；2、消除系统误差的能力强；3、可同 时采用直接对比法和BET法进行理论计算。
-
（2）容量法 容量法中，测定样品吸附气体量多少是利用气态方程来计算的。在预抽真空
的密闭系统中导入一定量的吸附气体，通过测定出样品吸脱附导致的密闭系统中 气体压力变化，利用气态方程PV=nRT换算出被吸附气体摩尔数变化。
-
如果用流动法来进行BET法测定，测量系统需具备能精确调节气体分压P/P0的 装置，以实现不同P/P0下吸附量的测定。对于每一点P/P0下BET吸脱附过程与直 接对比法相似，不同的是BET法需标定实际样品吸附气体量的体积大小，而直接 对比法则不需要。 特点：BET理论与物质实际吸附过程更接近，可测定样品范围广，测试结果准确 度和可信度高，特别适合科研及生产单位使用。
-
（4）BET法 BET法计算是建立在Brunauer（布鲁诺），Emmett（埃麦特）和Teller（泰
勒）三人从经典统计理论推导出的多分子层吸附公式的基础上，提出的一种计 算方法。即著名的BET方程：
V(P 0 P P)Vm 1CC Vm C 1(P/P 0) P:吸附质分压； P0：吸附质饱和蒸气压； V:样品实际吸附量；Vm:单层饱和吸附量； C:与样品吸附能力有关的常数。
《吸附等温线》PPT课件
25
BET方程计算比表面积
BET方程的线性形式
p 1 C 1 p n( p0 p) nmC nmC p0
p/p0在0.05-0.35之间成立
26
(p/p0)/n(1-p/p0)
40
35
30
25
20
15
10
5
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
p/p0
ACF
27
(p/p0) /n(1-p/p0)
p p0
a,R
＞
p
ln
p0
a,r
r R
p/p0
47
3.2.6 Polanyi 吸附势理论
吸附势ε
将1mol气体从主体相吸引到吸附空间（吸附相） 所作的功。
48
吸附空间剖面图
49
吸附势的计算公式：
pi ,a
i v0dp
pi
50
如果吸附温度远低于气体的临界温度，设 气体为理想气体，吸附相为不可压缩的饱 和液体，则吸附势可表示为：
传统机械按键结构层图：
按键
PCBA
开关键
传统机械按键设计要点：
1.合理的选择按键的类型，尽量选择 平头类的按键，以防按键下陷。
2.开关按键和塑胶按键设计间隙建议 留0.05~0.1mm，以防按键死键。
3.要考虑成型工艺，合理计算累积公 差，以防按键手感不良。
BET方程的改进
N层吸附BET方程为：
n nm
rk
t
r
38
Kelvin方程对Ⅳ和Ⅴ型等温线的解释
D
D' E
n
C
B
吸附等温线剖析课件
吸附剂性质的影响
01
02
03
04
比表面积越大：吸附量越大
孔径分布：影响吸附质的吸附 量
孔容：影响吸附质的吸附量
表面化学性质：影响吸附质的 吸附选择性
吸附质性质的影响
分子极性：影响吸附量 分子形状：影响吸附量
分子大小：影响吸附量 分子间的相互作用力：影响吸附量
吸附等温线剖析课件
等温线的测定方法 • 吸附等温线的解析方法 • 吸附等温线的影响因素 • 吸附等温线的应用实例
01
CHAPTER
吸附等温线概述
定义与分类
定义
吸附等温线是指在一定温度下， 吸附剂对气体分子的吸附量与气 体压力之间的关系曲线。
分类
根据吸附剂的特性和吸附机理， 吸附等温线可分为微孔吸附和表 面吸附等温线。
BET模型可以预测比表面积、孔径分 布和孔体积等参数，对于研究多孔材 料的吸附性能和表面积具有重要意义 。
BET模型假设表面存在多个不同的吸 附位，可以同时吸附多层分子。
Halsey模型
Halsey模型是一种经验模型， 用于描述非均匀表面上的吸附 行为。
该模型假设表面存在不同类型 的活性位点，具有不同的吸附 常数和容量。
在催化剂研究中的应用
总结词
催化剂研究是吸附等温线的又一重要应 用领域，通过吸附等温线可以研究催化 剂的表面性质和活性组分，进而实现催 化剂的优化和改性。
VS
详细描述
吸附等温线可以揭示催化剂表面活性位的 数量和性质，从而为催化剂的制备和改性 提供理论指导。通过调整催化剂的表面性 质，可以提高催化剂的活性和选择性。例 如，在石油工业中利用分子筛作为催化剂 进行烃类选择性氧化反应，就是基于吸附 等温线的应用。