表面吸附和孔内扩散

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第二章_催化剂的表面吸附和孔内扩散

11
主要内容
物理吸附与化学吸附
化学吸附类型和化学吸附态吸附平衡与等温方程催化剂表面的测定催化剂的孔结构和孔内扩散
12
1
2 3 4
5
1.5.1 多相催化反应过程的主要步骤
13
2. 催化循环的建立催化剂始态终态不改变：存在催化循环
活性中间物进行化学反应生成产物
反应物化学吸附生成活性中间物催化剂得以复原
33
烯烃与面心立方金属 [100]晶面原子成键类型。
34
2、金属氧化物表面
A、烯烃作为电子给体吸附在正离子上。
B、比在金属上的化学吸附要弱（主要是金属离子的电子反馈能力比金属弱）。 C、烯烃的各种吸附态在一定条件下可以相互转化。能发生双键异构化、顺反异构化、氢同位素交换等反应。
35
五、炔烃的化学吸附态
31
M 孪生型
CO在Pt[100]面上化学吸附时的几何构型（直线型，上；桥型，下）。
32
四、烯烃的化学吸附态
1、金属表面既能发生缔合吸附也能发生解离吸附。这主要取决于温度、氢的分压和金属表面是束吸附氢等吸附条件。如乙烯在预吸附氢的金属表面上发生σ型（如在Ni[111]面）和π型（如在 Pt[100]面两缔合吸附）。
3
2.1.1气体吸附常识 (commonsense on gas adsorption)
A. 固体表面的特点
附加原子平台平台空位台阶附加原子
单原子台阶
扭结原子
4
固体表面的特点是： a. 固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是
不均匀的，所以固体表面也有表面张力和表面能
b．固体表面分子（原子）移动困难，只能靠吸附

吸附法

吸附法吸附法的基本原理吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水的一种常用方法。

吸附作用分为两类：物理吸附和化学吸附。

物理吸附是由于分子间相互作用产生的吸附，没有选择性，吸附强度好，具有可逆性，是放热过程，化学吸附是靠化学键力相互作用产生的吸附，这种吸附选择性好，吸附力强，具有不可逆性，是吸热过程。

一般吸附都兼有物理吸附和化学吸附功能，两种吸附过程可以同时进行。

吸附过程基本上可以分为三个阶段。

第一阶段为吸附质扩散通过水膜而到达吸附剂表面（膜扩散）;第二阶段为吸附质在空隙内扩散；第三阶段为吸附质在吸附剂表面上发生吸附。

通常吸附阶段反应速率非常快，总过程速率由第一阶段、第二阶段的速率所控制。

在一般情况下，吸附过程开始时往往由膜扩散控制，而在吸附终端时，内扩散起决定性作用。

（1）吸附净化的概念①多孔性固体物质具有选择性吸附与废气中的一种会多种有害组分的特点。

②吸附净化是利用多孔性固体物质的这一特点，实现净化废气的一种方法。

（2）物理吸附作用力为分子范德华力（单层、双层）。

范德华力是定向力、诱导力和逸散力的总称。

物理吸附特征是：①吸附质与吸附剂间不发生化学方应；②吸附过程极快，参加吸附的各项间常常瞬时即达平衡；③吸附为放热反应；④吸附剂与吸附质间的吸附力不强，当气体中吸附质降压或温度升高时，被吸附的气体能很容易地从固体表面逸出，而不改变气体原来形状；是一种不可逆过程（吸附与脱附）。

（3）化学吸附化学吸附作用力是化学键力（需一定的活化能故又称活化能能吸附）。

特征是：①有很强的选择性；②吸附速度较慢，达到吸附平衡需相当长时间；③升高温度可提高吸附速度。

（4）吸附过程吸附过程可分为以下几步：①外扩散气膜扩散，吸附质从气流主体穿过颗粒周围气膜扩散之外表面；②内扩散微孔扩散，吸附质有外表面经微孔扩散至吸附剂微孔表面；③吸附，到达吸附剂微孔表面的吸附质被吸附。

吸附过程是吸附过程的逆过程。

（5）吸附平衡吸附平衡是指吸附质与吸附剂长期接触后，气相中吸附质的浓度与吸附剂相中吸附质的浓度终将达到平衡。

催化原理资料题 (1)

1.一般来说表征催化剂物理结构时主要表征哪些参数？答案：（1）、表面积的测定：主要有气体吸附法，射线小角度衍射法，直接测量法。

（2）、结构参量测定，有催化剂的密度，催化剂的孔容，孔隙率，孔的简化模型和孔的平均半径等。

（3）、催化剂的机械强度（4）、催化剂晶粒大小及其分布。

2。

助剂的种类？分别说出它们应具有的性质？答案：结构性助剂和调变性助剂。

结构性助剂的性质：不与活性组分反应形成固体溶液，应当是很小的颗粒，具有高度的分散性能，有高的熔点。

调变性助剂的性质：可以称为电子性助剂，有时和活性组分的微晶产生晶格缺陷，造成新的活性中心。

3.利用择形性控制反应一般有哪些途径？答案：a 对反应物择形，利用催化剂特定的孔结构，使反应混合物中仅有一定形状和大小的分子才能进入催化剂内起反应。

b 对产物择形：用催化剂特定的孔结构，只允许仅有一定形状和大小的分子才能离开催化剂孔道。

c 对中间产物择形，利用孔内特定的空间限制某中间产物生成，促进另一中间产物自由生成。

4.试说明CO在NiO上，O2媳妇在ZnO上可能引起导电率，脱出功的变化？答案：CO是给电子气体，NiO是p型半导体，所以脱出功减少，电导率较少；O2是得电子气体，ZnO是n型半导体，所以脱出功增加，电导率减少。

5.为什么活性炭和分子筛的吸附热最大？答案：这两种物质的比表面积打，吸附功能强。

6.作为催化剂载体一般具有哪些特性？从表面积角度将载体大致可分为几类？答案：性能主要有：a、有良好机械性能，如抗磨损，抗冲击以及抗压性能等。

b、在反应的再生过程中有足够的热稳定性。

C、有合适的孔结构和表面积。

D、容易获得，价格低廉。

分类：1.小表面积的载体，如碳化硅，金刚石和浮石等。

这类载体对所负载的活性组分的影响不大。

2.高表面积载体。

如活性炭，氧化铝，硅胶，硅酸铝等，这类载体不仅对所负载的活性组分有较大的影响，而且自身能提供活性中心和负载的活性组分组成多功能催化剂。

它又可以分为无孔高表面载体和有空的表面载体。

第2章催化剂的表面吸附

吸附位能曲线表示吸附质分子所具有的位能与其距吸附表面距离之间的关系。下图描述了氢在镍表面上吸附时的三种状态。
HH Ni Ni 氢分子物理吸附
HH Ni Ni
HH Ni Ni
过渡态
氢分子的化学吸附
精品课件
氢分子在镍表面上吸附的位能曲线及表面吸附示意图
❖ 从右图C曲线可见，当H2分
子离表面很远时，即在
精品课件
烯烃在金属表面的吸附态
❖ 烯烃在金属表面的吸附态有型和型两种； ❖ 乙烯的化学吸附，通过电子分子轨道的再
杂化进行。吸附前碳原子是sp2杂化态，吸附后碳原子是sp3杂化态。
精品课件
炔烃在金属表面上可能吸附态
❖ 通常炔烃在金属表面的吸附比烯烃在金属表面的吸附强；
❖ 乙炔吸附前碳原子是sp杂化态，吸附后碳原子是sp2杂化态。
吸附现象：当气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象称为吸附现象。
吸附过程：固体表面上气体浓度随时间增加而增大的过程，称为吸附过程。反之气体浓度随时间增加而减小的过程，称为脱附过程。
吸附平衡：当吸附过程进行的速率和脱附过程进行的速率相等时，固体表面上气体浓度不随时间而改变，这个状态称为吸附平衡。
❖ （1）物理吸附为分子间力，被吸附的分子与气相分子之间仍有此种力，故可发生多层吸附，但第一层吸附与以后多层吸附不同，多层吸附与气体的凝聚相似。
❖ （2）吸附达到平衡时，每个吸附层上的蒸发速度等于凝聚速度，故能对每层写出相应的吸附平衡式。
❖ 经过一定的数学运算得精品到课件BET方程
BET方程
2.3.1吸附等温线 ❖ 当吸附与脱附速度相等时，固体表面上吸附的气体
量维持不变，这种状态即为吸附平衡。 ❖ 吸附平衡与压力、温度、吸附剂的性质等因素有关。

吸附动力学及动态学

吸附过程及应用
6.固定床吸附动力学
4) 吸附饱和率
吸附过程及应用
(6)固定床吸附动力学
4）透过曲线计算
在固定床吸附，如果浓度波形成后，波形保持固定不变，并以恒定的速度向前移动。依照物料衡算,在dτ时间内，送入床层中溶液内溶质变化值εbuAC0dτ ，应等于在此段dz床层中吸附剂的吸附量和床层吸附剂颗粒空隙εb内溶液浓度的变化量：
01
04
02
03
吸附及吸附平衡吸附作用，物理吸附，化学吸附，吸附势能曲线，吸附平衡，平衡吸附量。
吸附热力学吸附等温线、吸附等（温）压线、等量线，吸附等温方程，吸附热及其测定。
吸附动力学及动态学吸附速率，吸附传质过程、吸附动力学方程，流出曲线及其测定，吸附传质区、吸附前沿。
吸附过程及应用
第一章吸附及吸附过程
1.3 吸附动力学及动态学
(2) 吸附的传质过程吸附剂都是内部拥有许多孔的多孔物质。以气相吸附质在吸附剂上的吸附过程为例，吸附质从气体主流到吸附剂颗粒内部的传递过程分为两个阶段：第一阶段是从气体主流通过吸附剂颗粒周围的气膜到颗粒的表面，称为外部传递过程或外扩散。第二阶段是从吸附剂颗粒表面传向颗粒孔隙内部，称为孔内部传递过程或内扩散.
吸附过程及应用
(2)吸附的传质过程
这两个阶段是按先后顺序进行的，在吸附时气体先通过气膜到达颗粒表面，然后才能向颗粒内扩散，脱附时则逆向进行。内扩散过程有几种不同情况，参见右图。
气体分子到达颗粒外表面时，一部分会被外表面所吸附。而被吸附的分子有可能沿着颗粒内的孔壁向深入扩散，称为表面扩散。一部分气体分子还可能在颗粒内的孔中向深入扩散，称为孔扩散。在孔扩散的途中气体分子又可能与孔壁表面碰撞而被吸附。

电化学表面控制和扩散控制_概述说明以及解释

电化学表面控制和扩散控制概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本文旨在对电化学表面控制和扩散控制进行概述说明和解释。

电化学表面控制是指通过调节电位、电流密度等参数，实现对物质在电极表面的吸附、脱附、析出等过程的控制。

而扩散控制则是指通过调节物质在溶液中的扩散速率，来实现对反应速率的控制。

这两种控制方式在化学工程、材料科学、能源领域等有着广泛应用。

1.2 文章结构本文分为五个部分，具体如下：第一部分为引言部分，主要对本文所涉及的主题进行概述，并介绍了文章的结构和目录安排。

第二部分将重点讨论电化学表面控制。

我们将首先定义和解释什么是电化学表面控制，深入探讨其原理以及相关基础理论模型。

随后，我们将介绍一些常用的电化学表面控制方法和技术，并阐述其在不同领域中的重要性和意义。

第三部分将详细讨论扩散控制。

我们将介绍扩散控制的基本概念和理论模型，探讨影响扩散速率的因素以及调控策略。

同时，通过实际应用案例分析，我们将展示扩散控制在化学反应、材料合成等方面的重要作用。

第四部分将对电化学表面控制与扩散控制进行比较与联系。

我们将分析二者之间的相关性及相互影响关系，并总结它们的共同点和差异性。

此外，我们还会提供一些典型实例解释，并展望未来发展方向。

最后一部分为结论与展望部分。

我们将总结文章中的主要观点和发现结果，并对现有挑战和待解决问题进行概述。

同时，我们将展望未来研究方向并讨论电化学表面控制与扩散控制在科技应用领域的前景。

1.3 目的本文旨在提供一个全面而清晰的概述关于电化学表面控制和扩散控制的主题。

通过对这两种重要的物质处理方式进行详细讲解和对比分析，读者可以更好地理解其原理、方法以及在不同领域中应用时所具有的意义和价值。

2. 电化学表面控制:2.1 定义和原理:电化学表面控制是一种通过在电极表面施加电压或电流来实现对物质的分解、合成、氧化还原等反应的方法。

它依靠电化学反应，利用外加电势来调节反应速率、选择性及产物分布等，并通过调整电位来控制界面活性，从而实现对反应过程的控制。

多相催化内扩散的类型

多相催化内扩散的类型多相催化内扩散的类型概述多相催化反应是指在固体催化剂表面上，气体或液体相中的反应物质发生催化反应。

在多相催化反应中，内扩散是一个重要的过程，它决定了催化剂的活性和选择性。

内扩散分为两种类型：外部传质和内部传质。

外部传质外部传质是指反应物分子从溶液或气相中通过物理吸附到固体催化剂表面的过程。

当反应物分子与固体表面接触时，它们会被吸附到固体表面上，并在表面上扩散。

这个过程被称为外部传质。

外部传质的速率受到许多因素的影响，包括温度、压力、溶液浓度、催化剂孔径大小和形状等。

不同类型的催化剂对外部传质速率也有不同的影响。

内部传质内部传质是指反应物分子在固体催化剂孔道中扩散的过程。

当反应物分子进入孔道时，它们会与孔道壁发生作用，并随着孔道的形状和大小而扩散。

这个过程被称为内部传质。

内部传质的速率受到孔道大小、形状和催化剂表面性质等因素的影响。

不同类型的催化剂对内部传质速率也有不同的影响。

多相催化反应中的内扩散在多相催化反应中，内扩散是一个重要的过程。

它决定了反应物分子与固体催化剂表面接触时的速率和效果。

对于多相催化反应，了解不同类型的内扩散是非常重要的。

对于外部传质，反应物分子必须先通过气液界面或液固界面进入固体表面。

此过程通常是由气液或液固界面上溶解度、扩散系数和传质速率等因素控制的。

对于内部传质，反应物分子必须先进入孔道中，然后才能与催化剂表面接触。

这个过程通常是由孔道大小、形状和表面性质等因素控制的。

总结多相催化反应中，内扩散是一个非常重要的过程。

它决定了反应物分子与固体催化剂表面接触时的速率和效果。

对于多相催化反应，了解不同类型的内扩散是非常重要的。

外部传质和内部传质是两种不同类型的内扩散，它们分别受到不同的因素控制。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的催化剂和条件来优化反应效果。

多相催化反应过程步骤

6.2.2 多相催化反应过程步骤以在多孔催化剂颗粒上进行不可逆反应A(g)→B(g)为例，阐明反应过程进行的步骤。

上图为描述各过程步骤的示意图。

颗粒内部为纵横交错的孔道，外表面则为一气体层流边界层所包围。

具体步骤叙述如下：⑴反应物A由气相主体扩散到颗粒外表面；（外扩散）⑵反应物A由外表面向孔内扩散，到达可进行吸附/反应的活性中心；⑶⑷⑸依次进行A的吸附，吸附态的A在表面上反应生成吸附态的B，吸附态的B自表面解吸，这称为表面反应过程，其反应历程就决定了该催化反应的本征动力学；⑹产物B由内表面沿着孔道扩散到外表面；（内扩散）⑺产物B由颗粒外表面扩散到气相主体。

（外扩散）步骤⑴⑺属外扩散。

步骤⑵⑹属内扩散(孔扩散)，步骤⑶～⑸属表面反应过程。

在这些步骤中，内扩散和表面反应发生于催化剂颗粒内部，且两者是同时进行的，属于并联过程；而组成表面反应过程的⑶～⑸三步则是串联的。

示意图如下：对于串联过程，存在着速率控制步骤，定态下各步骤的速率相等，且等于控制步骤的速率由于扩散的影响，流体主体C AG、催化剂外表面反应物浓度C AS、催化剂颗粒中心C AC、平衡浓度C Ae是不一样的，且C AG≥C AS≥C AC≥C Ae。

对反应产物，其浓度高低顺序相反：C Be≥C BC≥C BS≥C BG例6.1在半径为R的球形催化剂上，等温进行气相反应。

若分别以反应物A的浓度C A和产物B的浓度C B为纵座标，径向距离r为横座标，针对下列三种情况分别绘出A和B的浓度分布示意图。

（1）化学动力学控制（2）外扩散控制（3）内、外扩散的影响均不能忽略图中要示出C A G、C AS、C AC、C Ae及C BG、C BS、C BC、C Be的相对位置。

第2章催化剂的表面吸附和孔内扩散详解

H- H+
H2+Zn2+O2-
Zn2+ O2-
二、氧的化学吸附态 1、在金属表面上氧的吸附态
氧在金属表面的吸附过程相对比较复杂，一般会发生氧化作用直至体相。而对于一些只在表面形成氧化层（如W）对于金属银的吸附可以认为是在表面形成自由基（O．2、 O．）也有认为形成了（O2- O-）
2、在金属氧化物表面上氧的吸附态氧在金属氧化物表面吸附时，可以呈现多种吸附态，即电中性的分子氧、带负电荷的离子氧（O2 -，O-，O2-）
质量作用定律
aA bB cC dD
v
k 1C
Ca b
AB
v
k
2C
c C
D
d D
K
k1
C Dc D CD
k2
C Ca b AB
双组分表面动力学分析
1、吸附与表面反应及脱附过程
A+ σ
Aσ
B + σ Bσ
Aσ + Bσ Cσ + Dσ
Cσ
C+ σ
Dσ
D+ σ
Lanmuir等温吸附式
A + σ
温度对物理化学吸附的影响
吸
附
量
1
4 2
1、物理吸附;
2、化学吸附
3、化学脱附；
4、化学脱附后往
3往不会按原路返
回。
温度
吸附热、吸附模型、吸附态
❖ 吸附热可分为以下几种：
❖ 积分吸附热 ❖ 微分吸附热 ❖ 初始吸附热
q积 ΔQ Δn
q微 dQ dn
q0q微0
❖ 均匀表面：积分吸附热等于微分吸附热
1晶体表面 2晶粒间界

赵会吉-催化作用基础第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散-4-2015

O2(g)
O2(ad)
O2- *
2O-*
2O2- *
O2- *－表面或晶格氧离子
第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散
二、化学吸附态
Ag表面上氧的吸附态
O- *－氧化能力强，催化烃类的深度氧化 O2- *－氧化能力适中，选择性氧化
乙烯选择性氧化制环氧乙烷
第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散
二、化学吸附态
SiO2 、 Al2O3 表面羟基化的根源，也是作为催化剂载体的主要原因（表面羟基解离，能够负载金属离子）。
吸附醇： M x O CH3OH (CH3O M x ) OH
第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散
二、化学吸附态
金属氧化物表面上化学吸附的应用氧化物表面积测定
第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散
二、化学吸附态
③桥式结构（二位吸附）
CO再杂化，sp sp2，与2个金属原子的自由价形成桥联的二位吸附。
④孪生吸附
在负载的细颗粒的Rh上，1个Rh原子吸附2个CO分子。
O C Rh
O
C
M
M
O C
第二章催化剂的表面吸附和孔内扩散
二、化学吸附态
2）吸附结构存在的证据吸附量：
M++ O= M++ O= M++
O= M++ O= M++ O=
CO
O= M++ 2e M++ O=
M++ O= M++ O= M++
M++ O= M++ CO3= M++

工业催化复习思考题

2.催化剂及催化技术研究与应用主要体现在哪些方面？
更新原料路线；采用更原价的原料；革新工艺流程；促进新工艺过程开发；缓和工艺操作条件，达到节能降耗的目的；开发新产品，提高产品收率，改善产品质量；消除环境污染或开发从原料到产品的整个化工过程，对资源有效利用以及污染控制的环境友好“绿色催化工艺”等。
固体酸：天然黏土类、浸润类、阳离子交换树脂、活性炭在 573K 下热处理、金属氧化物和硫化物、金属盐、复合氧化物。固体碱：浸润类、阴离子交换树脂、活性炭在 1173K 下热处理或者用 N2O、NH3 活化、金属氧化物、金属盐、复合氧化物、用碱金属离子或者碱土金属离子处理交换的合成分子筛。适用类型：烃催化裂化、烯烃催化异构化、芳烃烯烃烷基化、烯烃二烯烃的低聚共聚和高聚、烯烃水合制醇和醇催化脱水等。
27.分子筛催化剂的酸性是如何形成的？有哪些调变分子筛酸性的方法？
分子筛 HY 上的羟基显示酸性中心；骨架外的铝离子会强化酸位形成 L 酸中心；多价阳离子也可能产生羟基酸位中心；过渡金属离子还原也能形成酸位中心。进行铵离子交换，对于耐酸性强的分子筛可以用稀盐酸直接交换引入质子。
28.什么是择形催化选择性？为什么分子筛具有很高的择形催化选择性？
14.催化剂寿命和稳定性有什么不同？催化剂的稳定性是指它的活性和选择性随时间变化的情况催化剂的寿命是指在工业生产条件下催化剂的活性能够达到装置生产能力和原料消耗定额的允许使用时间。
15.什么是催化剂的吸附等温线？有哪几种吸附等温式？有什么用途？对于给定的物系，在温度恒定和达到平衡的条件下，吸附量和压力的关系绘制成的曲线成为吸附等温线。简单的 Langmuir 吸附等温式：可以解释某一个吸附体系是否符合 Langmuir 方程。解离吸附的 Langmuir 等温式：可以判断是否发生了解离吸附。竞争吸附的 Langmuir 等温式：判断两种或者多种物质竞争吸附的能力焦姆金等温式：在合成氨体系的铁催化剂的化学吸附基础上研究而来，对中等吸附程度有效。弗兰德里希吸附等温式：该等温式预示不应存在饱和吸附量。 BET 公式：为固体吸附剂、催化剂的表面及测定提供了强有力的基础。

分子筛工作原理

分子筛工作原理
分子筛是一种用于分离分子的材料，其工作原理可以简单描述为分子在分子筛的微孔中通过分子间的相互作用被选择性地吸附、扩散和解吸。

分子筛材料通常具有高度有序的孔道结构，这些孔道的直径可以控制在几个纳米到几个微米的范围内。

分子筛孔道的大小和形状可以根据所需分离的分子尺寸和性质进行调控。

当混合物进入分子筛中时，分子筛的孔道会选择性地吸附较小分子，而较大分子则无法进入孔道，从而实现了分离。

这是因为较小的分子可以更容易地进入孔道并与孔道表面相互作用，而较大的分子则由于障碍效应无法进入孔道。

吸附后，被吸附的分子会在孔道内扩散，利用分子与孔道表面之间的作用力实现分子的扩散。

这种扩散过程是一个动态平衡过程，分子会在吸附和解吸之间不断地交替。

随着时间的推移，分子筛孔道中的吸附分子会达到一个平衡状态，这时可以通过改变外部条件如温度、压力等来实现分子的解吸和再生，从而使分子筛重新可用。

总的来说，分子筛的工作原理是基于分子在微孔中的选择性吸附、扩散和解吸的过程，通过控制孔道的大小和形状，可以实现对不同分子的分离。

这种原理被广泛应用于各种领域，如催化剂、气体分离、分子传感等。

催化原理,第2章_催化剂的表面吸附和孔内扩散

面上气体的浓度维持不变，这样的状态称为吸附平衡。
物理吸附与化学吸附特点
物质尤其指气体或液体与固体之间的吸附可分为物理吸附和化学吸附
❖ 物理吸附：范德华引力被吸附分子结构变化不大，可看作凝聚现象。
❖ 化学吸附：
化学键力被吸附分子结构变化，一般
包含电子共享或电子转移，可看作化学反应。
❖ 化学吸附是多相催化反应过程不可缺少的基本因素。
2.1 催化剂的物理吸附与化学吸附
❖ 固体表面吸附现象的本质：
❖ 固体表面存在剩余键力；
❖吸附是固体表面存在剩余键力与分子间的相互作用。
共价键型固体的表面作用力
离子键型固体的表面作用力
B- A+ B- A+ BA+ B- A+ B- A+ B- A+ B- A+ B-
吸附作用几个关键概念（一）
C
b B
v k2CCc DDd
K k1 C A
C
b B
双组分表面动力学分析
1、吸附与表面反应及脱附过程
A+ σ
Aσ
B + σ Bσ
Aσ + Bσ Cσ + Dσ
Cσ
C+ σ
Dσ
D+ σ
Lanmuir等温吸附式
A+σ
va ka P(1 ) vd kd
附。这主要取决于温度、氢的分压和金属表面是否吸附氢等吸附条件。如乙烯在预吸附氢的金属表面上发生σ型（如在Ni[111]面）和π型（如在Pt[100]面两缔合吸附。
❖ 烯烃在金属上的缔合化学吸附
▪ 吸附态有型和型两种
化学吸附态的本质
❖形成化学吸附态时，吸附粒子(分子、原子、离子) 和催化剂表面可以形成共价键、配位键和离子键。

扩散膜的原理

扩散膜的原理扩散膜是一种具有特殊结构和特殊功能的薄膜，它的主要作用是实现物质的扩散传输。

扩散膜的原理基于物质分子在高浓度区域向低浓度区域自由移动的趋势，利用膜材料的选择性渗透性，使得某些特定的物质能够在膜上快速传递，从而实现分离、纯化、浓缩等工艺过程。

一、扩散膜的结构与特点扩散膜通常由多层膜材料叠加而成，每一层膜材料都有不同的渗透性能。

这些膜材料可以是有机聚合物、无机陶瓷、金属等。

扩散膜的结构可以分为孔隙膜、纳滤膜、反渗透膜等不同类型。

不同类型的扩散膜在应用中有着不同的选择。

扩散膜的特点主要有以下几个方面：首先，扩散膜具有较高的选择性，能够根据物质的大小、形状、电荷等特性，实现对不同物质的选择性分离；其次，扩散膜具有高通量的特点，即单位时间内通过膜的物质量较大；再次，扩散膜具有较好的稳定性和耐腐蚀性，能够适应不同的工艺条件；最后，扩散膜具有较长的使用寿命，能够实现长时间稳定的运行。

二、扩散膜的扩散机制扩散膜的扩散机制主要分为溶解扩散和吸附扩散两种方式。

溶解扩散是指物质在膜材料内部的溶解状态下向另一侧扩散传递；吸附扩散是指物质在膜材料表面发生吸附作用后再向另一侧扩散传递。

在溶解扩散过程中，物质分子首先与膜材料内部的孔隙或空隙发生相互作用，然后通过扩散距离的增加，逐渐移动到膜材料的另一侧。

在这个过程中，物质分子需要克服内部孔隙或空隙的阻力，同时还要克服膜材料内部分子间的相互作用力，才能顺利地通过膜材料。

而在吸附扩散过程中，物质分子首先与膜材料表面发生吸附作用，然后通过扩散距离的增加，逐渐从膜材料的一侧移动到另一侧。

在这个过程中，物质分子需要克服表面吸附力的作用，同时还要克服膜材料内部分子间的相互作用力，才能完成扩散传递。

三、扩散膜的应用领域扩散膜在许多领域都有广泛的应用。

其中，水处理是扩散膜应用的一个重要领域。

通过扩散膜，可以实现水的净化、海水淡化、废水处理等工艺过程，解决水资源短缺和水污染等问题。

第二章02-04_催化剂的表面吸附和孔内扩散

求比表面积
比表面积：每克催化剂或吸附剂的总面积，用Sg表示。
Sg=NAAmVm/V’
NA: 阿佛加德罗常数6.023×1023 Am: 一个吸附分子的横截面积 V’: 吸附质的克分子体积22.4×103cm3
N2作为吸附质时的实验条件

应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，低温可以避免化学吸附。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。实验表明，对多数体系，相对压力在0.05-0.35之间的数据与BET方程有较好的吻合。实验误差约在10%。
吸附等温线的用途

吸附等温线的测定和吸附等温式的建立，以定量的形式提供了气体的吸附量和吸附强度，为多相催化反应动力学的表达式提供了基础; 为固体表面积的测定提供了有效的方法。
物理吸附的等温线有五种基本类型
常用的等温方程

描述等温吸附过程中吸附量和吸附压力的函数关系为等温方程。
静态低温氮吸附容量法

固体样品与吸附气体达到平衡后，从体积、温度、压力的变化可计算出吸附量。
重量法

样品的吸附量不是通过气体方程计算，而是在改变吸附质压力，达到平衡后，测量石英弹簧的长度的变化，经换算求得吸附重量，然后用BET方程计算比表面积。
活性表面积（也很重要）
CO在线式吸附情况下的计量数是1，在桥式吸附的情况下，计量数为2。

表面氢氧滴定

表面氢氧滴定也是一种选择吸附测定活性表面积的方法，即H2-O2滴定法。先让催化剂吸附氧，然后再吸附氢，吸附的氢与氧反应生成水。由消耗的氢按比例推出吸附的氧的量，从氧的量算出吸附中心数，再乘上吸附中心的横截面积，即得活性表面积。

吸附动力学一级二级,分子内扩散模型

吸附动力学一级二级,分子内扩散模型（原创版）目录1.吸附动力学的概念与分类2.一级和二级吸附动力学3.分子内扩散模型的基本原理4.分子内扩散模型的应用实例5.总结正文吸附动力学是研究物质在固体表面吸附过程中的速度和规律的科学。

根据吸附过程中物质浓度的变化，吸附动力学可以分为一级吸附动力学和二级吸附动力学。

一级吸附动力学是指在吸附过程中，吸附速率与吸附质浓度成正比的现象。

这种现象通常发生在吸附质在固体表面吸附的过程中，表面吸附位置未被完全占据，吸附质可以迅速地被吸附到空位置上。

在一级吸附动力学中，吸附速率常数是一个重要的参数，它反映了吸附过程的快慢。

二级吸附动力学是指在吸附过程中，吸附速率与吸附质浓度的平方成正比的现象。

这种现象通常发生在吸附质在固体表面吸附的过程中，表面吸附位置被完全占据，吸附质需要通过扩散过程才能到达空位置。

在二级吸附动力学中，除了吸附速率常数外，还有一个扩散常数，它反映了吸附质在固体表面的扩散速度。

分子内扩散模型是研究分子在吸附剂内部扩散过程的一种理论模型。

在这个模型中，分子在吸附剂内部的扩散过程被认为是一个随机行走过程，其扩散速度受到吸附剂的孔径大小、形状和表面粗糙度等因素的影响。

分子内扩散模型通过计算分子在吸附剂内部的扩散系数，可以预测吸附过程的速率和吸附量的大小。

在实际应用中，分子内扩散模型被广泛应用于催化剂、吸附剂和膜材料等领域。

例如，在催化剂的研究中，通过分子内扩散模型可以预测催化剂的活性和稳定性；在吸附剂的研究中，分子内扩散模型可以帮助研究人员设计具有高效吸附性能的吸附剂；在膜材料的研究中，分子内扩散模型可以预测膜材料的分离效果和透过性能。

总之，吸附动力学和分子内扩散模型是研究物质在固体表面吸附过程中的重要理论工具。

物质交换过程中的表面扩散现象

物质交换过程中的表面扩散现象在日常生活中，我们常常面临着物质交换的过程，无论是化学反应、热传导等等，都能看到物质在不同的条件下发生扩散现象。

其中，表面扩散是一种很重要的现象，它对于许多工业和科学领域有着很大的影响。

本文将重点探讨物质交换过程中的表面扩散现象。

表面扩散的定义表面扩散是指物质分子或原子由材料表面向内部扩散的过程。

这种过程又被称作“材料表面的自扩散”，它包括了一个跨越表面的阶段，从而使得物质从表面向内部移动。

具体地说，当一个材料表面上的原子或分子遇到空隙或缺陷时，它就有可能进入这些空隙或缺陷里，并且继续向内部扩散。

这个过程不像体积扩散那么迅速，但在长时间的处理过程中，它也能发挥很重要的作用。

表面扩散的原因表面扩散的原因一般与以下几个方面有关：1. 表面能表面能是物质表面上每个分子或原子处所需要的能量，它是形成表面能源的一种表征。

当表面能较高时，表面分子或原子就倾向于跨越表面向内部扩散。

因为表面能高表示表面的能量越大，分子或原子越靠近表面时，所受到的吸引力就越大，这样就促进了它们向表面移动，最终跨越表面。

2. 缺陷缺陷广泛存在于材料结构中，包括晶界、孔洞、电子缺陷等。

这些缺陷提供了分子或原子跨越表面的通道，从而促进了扩散的过程。

3. 温度表面扩散与温度直接相关，常温下表面扩散的速率较慢，但当温度增加时，表面扩散的速度也会增加。

这是因为温度升高会增加分子或原子的热运动能，从而促进分子或原子向内部的移动，并加速表面扩散的速度。

表面扩散在工业和科学领域的应用表面扩散在很多科学和工业领域都有着广泛的应用，以下是一些典型的应用：1. 金属加工金属加工中表面扩散的应用比较广泛，用于改变金属的化学成分，以调整合金的性质。

例如，在高温下，铝和锌可以通过表面扩散与铜发生反应，形成一种强度更高、更抗腐蚀的合金。

2. 真空技术真空技术中的表面扩散作为一种理论模型被广泛使用。

例如，在真空容器的壁上会产生分子吸附层，分子在该层内连续地扩散，并在真空中相互碰撞，从而形成真空气体的各种参数。