催化原理--2+吸附与催化PPT课件
《吸附与催化》课件
吸附剂与催化剂的比较
作用机制
吸附剂主要通过物理作 用力吸附物质，而催化 剂则是通过参与化学反 应来加速反应速率。
选择性
吸附剂通常对吸附物有 选择性，而催化剂则对 反应物和产物有一定的 选择性。
再生性
一些吸附剂经过处理后 可以重复使用，而催化 剂在反应过程中可能会 失去活性，需要再生或 更换。
PART 05
能源领域的应用
在能源领域，如燃料电池、太阳能电池等，吸附与催化作用的应用 有助于提高能源转化效率和降低能耗。
环境治理
吸附与催化在环境治理方面发挥重要作用，如污水处理、废气处理 等，能够有效降低污染物排放和改善环境质量。
PART 04
吸附剂与催化剂的实例
常见吸附剂
活性炭
由于其丰富的孔结构和较大的比表面积，活性炭 被广泛用于气体和液体的吸附。
催化类型
均相催化
01
催化剂与反应物同处于一相，通常为液相，如硫酸、氯化铁等
。
多相催化
02
催化剂为固相，反应物为气相或液相，如汽车尾气催化剂、石
油裂化催化剂等。
酶催化
03
酶作为物
体内的化学反应。
催化原理
降低反应活化能
催化剂能够降低化学反应所需的活化能，使反应更加容易进行。
吸附与催化的未来发展
吸附技术的研究进展
吸附技术的新材料
随着科技的发展，新型吸附材料如活 性炭、分子筛、金属有机骨架等不断 涌现，具有更高的吸附性能和更广泛 的吸附范围。
吸附技术的环境应用
吸附技术在水处理、空气净化、有毒 有害物质的去除等方面表现出巨大潜 力，为环境保护和可持续发展提供有 力支持。
催化技术的研究进展
选择性催化
催化原理--2+吸附与催化
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• Langmuir吸附等温式： 尽管在该模型中引入了 许多假定，但由于处理方法简便，大多数情况下以 该式处理数据仍具有比较价值，所以在催化中仍为 一个重要公式。
• A = KAPA/(1+KAPA+KBPB)
6
2.1.2 吸附作用的推动力
吸附作用的推动力：固体表面上的原子处于力的 不平衡状态 (垂直于固体表面上方是不同于体相原 子的另一种力场), 这种表面上的不饱和性形成了 表面上力场的不饱和自由价。自由价的自发过程 是趋向于使其自由价达到饱和而平衡, 因而就发生 了对别的分子的吸附作用。
物理吸附的推动力反映在范德华力上。
(2) E-R (Eley-Rideal) 模型
B
AA A+B+ S B+ S S
S +产物
反应是通过吸附态的组分A和气相中的组分B相互作用而进行
15
双组分表面动力学分析
-------双组分的吸附、表面反应及脱附过程
A + ƒ A B + ƒ B A + B C + D C ƒ C + D ƒ D +
= (1/f)lnA0 p 式中 f、A0 为与温度和吸附体系性质有关的常数。
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Freundlich吸附等温式: Freundlich在Termkin 的基础上提出一个吸附量与压力为指数关系的 经验式来描述实验数据。
V = kP1/n (n﹥1)
lgV = lg k + (1/n) lg p
k 为与温度和吸附剂性质有关的常数； n 为与 温度有关的常数。取实验数据中 lg V 对 lg p 作 图，若为直线即表明吸附行为符合此模型的假 设，且可从斜率和截距求出 n 和 k。
《催化作用原理》课件
要点二
详细描述
智能催化与人工酶是未来催化科学与技术的重要发展方向 。通过结合智能技术和生物酶的催化机制，设计具有优异 性能的智能催化剂和人工酶。这将有助于解决一些传统催 化方法难以解决的问题，提高催化反应的效率和选择性。
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详细描述
通过建立动力学模型，可以定量描述反应速 率与反应物浓度、温度等参数之间的关系。 这有助于优化反应条件，提高催化效率。
总结词
反应机理研究方法是探索催化反应如何 发生的重要手段，对于催化剂设计和性
能改进具有指导意义。
详细描述
常用的反应机理研究方法包括同位素示踪法、中间体捕获和红外光谱等。这些方法有助于揭示反应过程中的关键 步骤和中间产物，为催化剂的优化提供理论支持。
催化剂的选择性
总结词
催化剂的选择性是指催化剂对反应物转化为目标产物的选择性，即目标产物在所有产物 中的比例。
详细描述
催化剂的选择性对工业催化过程至关重要，可以提高目标产物的产率和纯度，降低副产 物的生成。影响催化剂选择性的因素包括催化剂的组成、结构、表面性质以及反应条件
等。
催化剂失活与再生
总结词
化工生产中的催化过程
乙烯的合成
通过催化剂的作用，将乙醇转化 为乙烯，是化工生产中重要的原
料。
丙烯腈的合成
通过催化剂的作用，将丙烯和氨转 化为丙烯腈，是重要的合成材料。
苯酚的合成
通过催化剂的作用，将苯和甲醛转 化为苯酚，是重要的化工原料。
环境治理中的催化过程
汽车尾气的催化转化
通过催化剂的作用，将汽车尾气中的有害物质转化为无害物质， 降低空气污染。
03
催化剂的活性与选择性
催化剂的活性
第二章催化中的吸附作用
第一节第一节吸吸附附什么是吸附现象当气体液体分子与固体表面接触时由于固体表面与气体相互作用使气体分子附着在固体表面上导致气体在固体表面上的浓度高于它们在体相中的浓度这种现象称吸附现象。
几个需要明确的概念吸附气体或液体的固体称为吸附剂被吸附的气体或液体称为吸附质吸附质在表面吸附后的状态称为吸附态吸附剂表面发生吸附的位置叫吸附中心吸附中心与吸附质共同构成表面吸附物种几个相近的定义几个相近的定义吸附adsorption 气体或液体分子在固相界面层的富集吸收absorption 流体分子渗入固体的体相内吸着sorption 吸附和吸收的集成。
包括表面的吸附、进入物体体相的吸收以及发生在物体孔隙中的毛细管凝结注释日文中的汉字“吸着” 多指吸附。
反应物分子在催化剂表面上吸附和催化过程实际上是发生在反应物分子与固体表面的“活性位”之间的化学作用要了解催化剂表面的活性位首先要了解固体催化剂的表面结构11、固体分类、固体分类结晶体它的结构基元空间是有序的周期的排列。
其特征是短程和长程都有序。
无定形它的结构单元没有形成有序的结构。
其特征是只存在短程有序。
通过XRD来区别结晶体与无定形2、晶体表面的晶面晶体最一般的特点是它具有空间点阵式的结构金属元素的单质有三种典型的结构形式立方体心b.c.c氨合成催化剂α-Fe 立方面心f.c.c金属Pt、Ni 六方密堆积h.c.pLa、α-Ti 金属元素的单质结构模型通常金属催化剂都是由许许多多的微晶组成暴露的晶面是多种多样的影响晶面的暴露比例有热力学和动力学因素晶体在结晶速度很快的条件下成长最终状态受热力学制约。
按热力学能量最低原理晶体表面将形成致密充填的晶面表面能最低其催化活性也最低 3 实际上固体表面不同晶面的暴露比例在很大程度上是取决于晶体长大过程的动力学包括凝聚、扩散、化学反应等过程受外部条件温度、压力、pH值等的影响很大选择合适的制备条件可提高所需晶面在催化剂表面上的比例从而提高催化剂的催化活性。
吸附作用和多相催化PPT课件
学键；
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二、反应物分子的化学吸附
• 物理吸附与化学吸附区别
• 物理吸附是表面质点和吸附分子之间的分子力而 引起的。具体地是由永久偶极、诱导偶极、色散 力等三种范德华引力。物理吸附就好像蒸汽的液 化只是液化发生在固体表面上罢了。分子在发生 物理吸附后分子没有发生显著变化。
活性中间物进行化 学反应生成产物
1
反应物化学吸附 生成活性中间物
2
吸附的产物经过
脱附得到产物
催化剂得以复原
3
4
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第一节 多相催化的基本原理
二、反应物分子的化学吸附
多相催化反应中的吸附为化学吸附；分为两步 第一步：物理吸附 作用力为分子间力，吸附力弱，吸附热小(8~20KJ/mol); 可逆、无选择性。 第二步：化学吸附 借助化学键力，吸附热大(40~800KJ/mol)、具有选择性
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第二节 吸附等温线
三、竞争吸附
A、B分子在同一吸附位上的吸附，称竞争吸附。 令A、B的覆盖率分别为θA、 θB，则空位（1- θA - θB ）。 假设：两种分子的吸附都不发生解离，则：
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第二节 吸附等温线
三、竞争吸附
平衡时,
表明:竞争吸附中，一种物质的分压增加，其表面覆盖率增加，而另 一种物质的表面覆盖率减小。
p0:常压饱和蒸气压; p:测试条件下的蒸气压; C:与吸附热有关的常数; Vm:表面形成单分子层所需气体体积.
第14页/共28页Βιβλιοθήκη 第三节 金属表面上的化学吸附
化学吸附研究用的金属表面 研究常用的表面：金属丝，金属薄膜，金属泊片，金属单晶。 要求：表面一定要清洁无杂质。 一、金属表面分子的吸附态
第02章吸附作用与多相催化优秀PPT
多相催化反应过程的外步骤扩: 散 ①反应物从气流扩散到固体催化剂表传面（质外过扩程散→内扩散）； ②反应物分子在催化内剂扩表散面活性位上发生化学吸附作用形成表面物种
（吸附）；
③吸附态反应物分子化（学表吸面附物种）在活性位上发生化学反应形成吸附态
产物分子（表面反应）；
表面反应
表面化学过程
④吸附态产物分子从催化剂表面脱附形成气相产物（脱附）；
扩散过程。
为充分发挥催化剂作用，应尽量消除扩散过程的影响
外扩散
阻力：气固（或液固）边界的静止层 消除方法：提高空速
内扩散
阻力：催化剂颗粒孔隙内经和长度
消除方法：减小催化剂颗粒大小，增 大催化剂孔隙直径
2.1.4 多相催化反应的化学过程
多相催化反应的化学过程：反应物的吸附、化学反应、产 物的脱附。 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。 物理吸附是借助分子间力，吸附力弱，吸附热小； 化学吸附是借助化学键，遵从化学热力学和化学动力学的 传统规律。
（2）在金属氧化物上烯烃的吸附态
烯烃在金属氧化物表面上吸附时，是作为电子给予体吸附在 正离子上的。这是一种非解离吸附，这种化学吸附要比在金 属上的化学吸附弱一些。 在覆盖度低的金属氧化物表面上，烯烃也能产生解离吸附。 烯烃的各种化学吸附态之间在一定的条件下可以相互转化。 因此，通过吸附可以催化烯烃双键异构化、氢同位素交换等 反应。
Basic types of catalytic fixed-bed reactors. (a) Adiabatic fixed-bed reactor;
(b) multitubular fixed-bed reactor.
2.1.2多相催化反应的机理和步骤 多相催化反应中的吸附、表面反应和脱附过程
第2章催化剂的表面吸附PPT课件
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３．解离吸附与缔合吸附
化学吸附按吸附时分子化学键断裂情况可分为解 离吸附和缔合吸附。
（１）解离吸附
在催化剂表面上许多分子在化学吸附时都会发生 化学键的断裂，因为这些分子的化学键不断裂就不 能与催化剂表面吸附中心进行电子的转移和共享， 分子以这种方式进行的化学吸附称为解离吸附。例 如，氢和饱和烃在金属上的吸附均属这种类型
第2章催化剂的表面吸附 和孔内扩散
内容提示 流固（气-固，液-固，气-液-固）多 相催化反应包括反应物分子的孔内扩散， 表面吸附，产物分子的脱附和孔内扩散 步骤，因而多相催化反应的机理与吸附 和扩散机理是不可分割的。本章主要介 绍催化剂的表面吸附作用，表面积，孔 结构和孔内扩散。
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2.1催化剂的物理吸附与化学吸附
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2.1.1物理吸附与化学吸附及其比较
物理吸附是靠分子间作用力，即范德华力实现 的。由于这种作用力比较弱，对分子结构影响不大， 可把物理吸附看成凝聚现象。化学吸附时，气固分子 相互作用，改变了吸附分子的键和状态，吸附中心与 吸附质之间发生了电子的重新调整和再分配。化学吸 附力属于化学键力。由于该作用力强，对吸附分子的 结构有较大影响，可把化学吸附看成化学反应。化学 吸附一般包含着实质的电子共享和电子转移。而不是 简单的微扰或弱极化作用。
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物理吸附和化学吸附的特性比较
物理吸附
化学吸附
吸附热（kj.mol-1） 吸附质
吸附速率
活化能 温度
4~40
40~200
处于临界温度以下的 化学活性蒸气 所有气体
不需活化，受扩散控 需经活化，克服能垒，
制，速率快
吸附热力学-吸附及吸附过程PPT课件
1.2 吸附热力学
✓气体混合吸附的Lngmuir等温式
两式联立解得qA，qB分别为：
A
apA
1apAa'
pB
B
apB
1apAa'
pB
对i种气体混合吸附的Lngmuir吸附公式为：
i
ai pi
i
1 a i p i
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3）Langmuir吸附等温式
1.2 吸附热力学
Langmuir吸附等温式的缺点： ①假设吸附是单分子层的，与事实不符。 ②假设表面是均匀的，其实大部分表面是不均匀的。 ③在覆盖度q 较大时，Langmuir吸附等温式不适用。
✓它意味着吸附热与覆盖度无关。它适用于覆盖度不太大 的情况，
✓Langmuir公式只适用于固体表面的单分子层吸附，它仅 适用于Ⅰ型等温线的气体吸附。
✓Langmuir吸附等温式既适用于物理吸附又适用于化学吸附。
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4）BET 吸附等温式
1.2 吸附热力学
为了解决更多的实验问题，1938年， Brunauer(布诺尔)、 Emmett (埃 米特)和Teller (特勒)三人在朗缪尔单分子层吸附理论基础上提出多分子层 吸附理论（公式），简称BET理论（公式）。
第一章 吸附及吸附过程
1.2 吸附热力学
(1) 吸附等温线 (2) 吸附等压线 (3) 吸附等量线 (4) 吸附等温方程 (5) 吸附热
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1.2 吸附热力学
1
(2) 吸附等压线
1.2 吸附热力学
在吸附压力恒定时，吸附量随吸附温度的变化而变化，可
催化作用基础第二章 吸附作用
第二章吸附作用一、概述凡气固多相催化反应，都包含吸附步骤．在反应过程中，至少有一种反应物参与吸附过程．多相催化反应的机理与吸附的机理不可分割．固体表面是敞开的，表面原子所处的环境与体相不同，配位不饱和，它受到了一个不平衡力的作用，当气体与清洁固体表面接触时，将与固体表面发生相互作用，气体在固体表面上出现了累积，其浓度高于气相，这种现象称吸附现象( adsorption)．与吸收（absorption）不同，吸收发生在体相. 吸附气体的固体物质称为吸附剂．被吸附的气体称为吸附质．吸附质在表面吸附以后的状态称为吸附态．吸附发生在吸附剂表面的局部位置上，这样的位置就叫吸附中心或吸附位．吸附中心与吸附的物质共同构成表面吸附络合物．当固体表面上的气体浓度由于吸附而增加时，称吸附过程，反之，当气体在表面上的浓度减小时，则为脱附过程．二、物理吸附与化学吸附吸附可以分为物理吸附与化学吸附两种．它们的作用力不同．物理吸附是由分子间作用力，即van der W alls 力所产生．由于这种力较弱，故对分子结构影响不大，所以可把物理吸附类比为凝聚现象．化学吸附的作用力属于化学键力（静电与共价键力）．由于此种力作用强，涉及到吸附分子和固体间的电子重排、化学键的断裂或形成，所以对吸附分子的结构影响较大．吸附质分子与吸附中心间借此种力形成吸附化学键．化学吸附类似化学反应．由于产生吸附的作用力不同，两种吸附有不同的特征，两者主要特征比较见表2.1.表2.1物理吸附与化学吸附主要特征比较化学吸附物理吸附．(A) 吸附热≥80kJ·mol-10-40kJ·mol-1这是化学吸附的充分,但不是必要的条件(B) 吸附速率常常需要活化，所以速率慢因不需活化，速率快(C) 脱附活化能≥化学吸附热凝聚热(D) 发生温度常常在高温下（高于气体的液化点）接近气体的液化点(E) 选择性有选择性，与吸附质、吸附剂的本性有关无选择性，任何气体可在任何吸附剂上吸附(F) 吸附层单层多层(G) 可逆性可逆或不可逆可逆表2.2和表2.3提供了某些气体的液化潜热、物理吸附热与化学吸附热，以供比较．表2.2某些气体的液化潜热和最大物理吸附热[4]Gas H2O2N2CO CO2CH4C2H4C2H2NH3H2O Cl2 q(kJ/mol) 0.92 6.69 5.61 6.02 25.10 9.12 14.64 24.01 23.26 44.22 18.41 q max(kJ/mol) 8.4 20.9 20.9 25.1 37.7 20.9 33.5 37.7 37.7 58.6 35.6表2.3某些气体的化学吸附热Q(kJ/mol)[4]气体Ti Ta Nb W Cr Mo Mn Fe Co Ni Rh Pt H2188 188 167 71 134 117O2720 494 293 N2586 293CO 640 192 176CO2682 703 552 456 339 372 222 225 146 184NH3301 188 155C2H4577 427 427 285 243 209三、吸附位能曲线吸附过程中，吸附体系（吸附质—吸附剂）的位能变化可以用吸附位能图表示．对大多数物理吸附而言，其位能变化原则上可以使用Lennard－Jones曲线来描述，该曲线原来是用以描述两个气体分子质点在相互靠近时的位能变化．当然在吸附场合就不单单是两个质点间的相互作用，而是吸附分子与表面上的许多原子间的相互作用．这种相互作用的总位能是吸附分子与每一个表面原子作用能量的加合．对这种加合，Lennard－Jones曲线给出的描述基本上是正确的．图2.1是表示分子物理吸附中位能变化的Lennard－Jones图，其中的X表示分子A2距表面无限远位能取作零时与表面的距离．随着分子与表面的接近，位能下降，到Y时发生了物理吸附，放出吸附热Q p，这是物理吸附热．当分子再靠近表面，因排斥作用增强、吸引作用相对减弱，使体系位能上升，由于稳定性原因，体系不能在这样的状态稳定存在．图2.1 A2分子在固体表面S上的物理吸附位能曲线[6]描述活性原子在固体表面上化学吸附的位能变化可用Morse公式近似计算得到，见图2.2的曲线．对大多数化学吸附来说，这种图给出的形状也是类似的.图2.2 活性原子A在固体表面S上的吸附位能曲线[6]X表示活性原子A与表面相距很远时的体系位能。
吸附与催化
吸附与催化
§1 吸附对催化的意义
1. 吸附是多相催化反应必经和基本步骤 吸附 吸附活化络合物 脱附 2. 催化剂只有能够化学吸附反应物 才能起催化作用 催化剂只有能够化学吸附反应物, 化学吸附降低活化能 3. 表征催化剂表面结构和孔隙结构 物理吸附
§2 吸附类型 2.1 定义 1. 物理吸附(physisorption)
动力学推导: 动力学推导 设表面具有一定数目的吸附部位,其中 已被吸附分子占据 设表面具有一定数目的吸附部位 其中S1已被吸附分子占据 未被占据的部 其中 已被吸附分子占据,未被占据的部 分为(S-S1 ) 分为 覆盖度θ=S1/S=V/Vm 则: 覆盖度 其中: 其中 Vm—单层饱和吸附量 单层饱和吸附量 V—在压力 下吸附量 在压力P下吸附量 在压力 吸附速度 Va∝ P(1-θ) Va=a P(1-θ) ∝ 脱附速度Vd=b θ 脱附速度 a—吸附速度常数 b—脱附速度常数 吸附速度常数; 吸附速度常数 脱附速度常数 吸附平衡时 Va = Vd 令吸附系数 λ=a/b 则 θ=λP/(1+ λP)=V/Vm
⑵吸附温度 物理吸附一般在气体的沸点附近 化学吸附比同种气体物理吸附所需温度高,特别对活化吸附 化学吸附比同种气体物理吸附所需温度高 特别对活化吸附 ⑶吸附活化能 物理吸附不需要活化能, 吸附速率快; 物理吸附不需要活化能, 吸附速率快; 化学吸附分两种情况: 化学吸附分两种情况 活化吸附需要活化能,吸附速率慢 活化吸附需要活化能 吸附速率慢 非活化吸附不需要活化能,吸附快 非活化吸附不需要活化能 吸附快
Langmuir吸附属理想吸附 假设 对θ是常数 吸附属理想吸附, 假设λ对 是常数 是常数. 吸附属理想吸附 λ =a/b= a0exp(-Ec/RT)/b0exp(-Ed/RT)= λ0exp(q/RT) 可见： 是与吸附热有关的参数 可见：λ是与吸附热有关的参数 在理想吸附中,吸附热与 无关 在理想吸附中 吸附热与θ无关 吸附热与 无关. 实际情况对理想吸附有偏离, 化学吸附热q是 的函数 的函数. 实际情况对理想吸附有偏离 化学吸附热 是θ的函数 q—θ函数形式多种 典型的如下三种 函数形式多种,典型的如下三种 函数形式多种 典型的如下三种: · 吸附热与覆盖度无关 是常数 吸附热与覆盖度无关,是常数 是常数; · 吸附热随覆盖度线性下降 吸附热随覆盖度线性下降; · 吸附热随覆盖度增加而对数下降
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2021/3/9
授课：XXX
曲线p和曲线c组合起来 构成了一 条 H2 分子在Ni 表面上物理吸附和离解 化学吸附过程的曲线。 即H2 分子先在Ni表 面上 进行物理吸附, 然后经过 一个从物理吸附向化学 吸附过渡的过渡态, 要达 到这一过渡态所需的最 少能量是化学吸附活化 能(Ec), 最后形成化学吸 附键。由此可看出物理 吸附存在的价值, 及二者 的联系。
第2章 吸附与多相催化作用
多相催化反应过程的步骤:
①反应物从气流扩散到固体催化剂表面（外扩散→ 内扩散）
②反应物分子在催化剂表面活性位上发生化学吸附作用形 成表面物种（吸附）
③吸附态反应物分子（表面物种）在活性位上发生化学反 应形成吸附态产物分子（表面反应）
④吸附态产物分子从催化剂表面脱附形成气相产物（脱附）
化学吸附的推动力则是由自由价的作用引起, 类似
化学反应。
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授课：XXX
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2.1.3 物理吸附和化学吸附的鉴别
吸附热: 物理吸附热与气体液化热相近, 一般不超过10 kJ/mol ~ 30 kJ/mol。而化学吸附热则接近于化学反 应的热效应,一般为几百千焦; 化学吸附热是吸附剂 和吸附质之间成键强度的量度。吸附热随表面覆盖
度的改变是表面不均匀性的量度。
吸附温度: 物理吸附类似于凝聚作用, 吸附温度一般在 气体的沸点附近; 在存在吸附活化能的情况下，化学 吸附的温度一般比同种气体的物理吸附的温度高。
吸附的选择性: 物理吸附无选择性；化学吸附具有选择 性，对什么气体进行化学吸附取决于固体表面与被
吸附分子的化学性质。
吸附层数: 物理吸附可多层；化学吸附是单层的。
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2.1.2 吸附作用的推动力
吸附作用的推动力：固体表面上的原子处于力的 不平衡状态 (垂直于固体表面上方是不同于体相原 子的另一种力场), 这种表面上的不饱和性形成了 表面上力场的不饱和自由价。自由价的自发过程 是趋向于使其自由价达到饱和而平衡, 因而就发生 了对别的分子的吸附作用。
物理吸附的推动力反映在范德华力上。
• 化学吸附 涉及化学成键，性质上类似于化学反 应，并包含有吸附剂与吸附质之间的电子转移。在 多相催化过程中，化学吸附是个重要阶段。
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授课：XXX
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物理吸附和化学吸附在一定条件下可以相互转化
吸
附
量
1
4
2
3
温度
温度对物理、化学吸附的影响
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授课：XXX
1. 物理吸附 2. 化学吸附 3. 化学脱附 4. 化学脱附后往 往不会按原路返 回。
ห้องสมุดไป่ตู้
• 当吸附与脱附的速度相等时，表面上分子的 数目维持在某一定量，这就是动态的吸附平衡。
• 能吸附别的物质的固体称为吸附剂，被吸附 的物质称为吸附质。
• 吸附可分为物理吸附和化学吸附。
2021/3/9
授课：XXX
4
2.1.1 物理吸附和化学吸附
• 物理吸附 是反应物分子靠范德华力（van der Waals）吸附在催化剂上，它在性质上类似于蒸汽 分子的凝聚和气体的液化。物理吸附特别有价值之 处在于它提供了测定催化剂的比表面积、孔容、平 均孔径及孔径分布的方法(Langmuir吸附等温式和 BET吸附理论)。
因为由 H2 变为 2H 需要解离能 DHH (434 kJ/mol)，所以它开始于零位 能线上方 DHH高度处, 当这对原子接近 Ni 表面时, 因为形成了化学吸附 键而稳定下来，位能也就下降了。最低值反映了化学吸附热(-Hc)。
2021/3/9
授课：XXX
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氢在镍上吸附的位能曲线和吸附态的图解说明
⑤气相产物从固体催化剂表面扩散到气体(液体）中
（202内1/3/扩9 散→外扩散） 授课：XXX
1
扩散过程: ①外扩散，②内扩散
2021/3/9
授课：XXX
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表面化学过程： ①化学吸附，②表面反应，③脱附
2021/3/9
授课：XXX
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2.1 多相催化作用中的吸附
有关吸附的基本概念：
• 当气体（或液体）与固体催化剂接触时，可 以在催化剂表面发生吸附现象。
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2.1.3 物理吸附和化学吸附的鉴别
吸附速率: 物理吸附类似于凝聚现象， 一般无需活化能， 所以吸附， 脱附均很快。而化学吸附类似好象反应需要 一定的活化能，因而吸附和脱附的速率比物理吸附速率要 慢。
吸附态光谱: 将吸附态的吸附质光谱与吸附前吸附光谱 相比较，利用谱线的变化也可来区别两种不同性质的吸附 类型。在紫外可见和红外区，物理吸附只能使吸收发生位 移或者在吸收强度上有一些变化。而化学吸附则由于形成 了新的化学键而出现新的特征吸收峰。
面吸附可随条件不同呈现不同的吸附态。 吸附态不同，使催化最终产物不同
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2.2.3 吸附模型
L-H吸附模型与E-R吸附模型
可逆性: 物理吸附完全是可逆的，而且除通过极微细多 孔结构发生扩散外，平衡是很快就建立的。 化学吸附既 能是可逆的，也可能是不可逆的。吸附质脱附后发生了化 学变化，是确实发生了化学吸附的很好证据。
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2.1.4 吸附的位能曲线
分子与固体间的范德华力的作用距离比有电子交换的化学键合力的作 用距离长。Lennard-Jones 把体系的位能表示为被吸附分子与固体表 面间距离的函数，可直观地说明物理吸附与化学吸附的联系。
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2.2 吸附热、吸附态、吸附模型
2.1.1 吸附热
积分吸附热 • 微分吸附热
q积 ΔQ Δn
q微 dQ dn
• 初始吸附热 q0q微0
• 均匀表面：积分吸附热等于微分吸附热
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2.2.2 吸附态
• 吸附粒子状态: 解离与非解离（缔合） • 吸附中心状态: 单点与多点 • 相互作用: 电子流向与化学键类型 • 吸附态的多样性: 同一种物质在同一固体表
以 H2 在 Ni 上的吸附为例(见下图)，图中水平线代表零位能线，远离 Ni 表面的 H2 分子就在这水平线上，该线往上就要供给能量，往下则 放出能量。曲线 p 表示物理吸附过程，此过程不需活化能，物理吸附 热 (-Hp) 很小，此时 H 与 Ni 的直线距离为0.32 nm。
曲线 c 表示化学吸附过程，它代表过程：2Ni + 2H 2NiH