物理吸附仪吸附理论
物理吸附
应用
应用
物理吸附在化学工业、石油加工工业、农业、医药工业、环境保护等部门和领域都有广泛的应用，最常用的 是从气体和液体介质中回收有用物质或去除杂质，如气体的分离、气体或液体的干燥、油的脱色等。物理吸附在 多相催化中有特殊的意义，它不仅是多相催化反应的先决条件，而且利用物理吸附原理可以测定催化剂的表面积 和孔结构，而这些宏观性质对于制备优良催化剂，比较催化活性，改进反应物和产物的扩散条件，选择催化剂的 载体以及催化剂的再生等方面都有重要作用。
化学吸附的研究可分为宏观理论、微观理论、统计理论三个方面。本文着重从微观角度对化学吸附进行介绍， 因为它可以使人们从更深的层次去认识化学吸附的反应机制，从而使在这方面的研究不但具有理论意义，同单分子层吸附；吸附热与化学反应热相当；有选择性；大多为不可逆吸附； 吸附层能在较高温度下保持稳定等。化学吸附又可分为需要活化能的活化吸附(activated adsorption)和不需 活化能的非活化吸附(non-activated adsorption)，前者吸附速度较慢，后者则较快。
简介
简介
同一物质，可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附，或者两者同时进行。吸附作用的大小跟吸附 剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。如活性炭的表面积很大，吸附作 用强；活性炭易吸附沸点高的气体，难吸附沸点低的气体。
吸附质分子与吸附剂表面原子或分子间以物理力进行的吸附作用。这种物理力是范德瓦耳斯力，它包括色散 力、静电力和诱导力。对于极性不大的吸附质和吸附剂，色散力在物理吸附中起主要作用。当极性分子与带静电 荷的吸附剂表面相互作用，或因吸附质与吸附剂表面分子作用，使二者的电子结构发生变化而产生偶极矩时，定 向力和诱导力在物理吸附中也有重要作用。有时吸附质分子与吸附剂表面以形成氢键的形式发生物理吸附。
吸附能力的实验报告
一、实验目的1. 探究不同吸附剂对目标物质的吸附效果。
2. 分析影响吸附效果的主要因素，如吸附剂种类、吸附时间、吸附温度等。
3. 通过实验数据，确定最佳吸附条件。
二、实验原理吸附是指一种物质（吸附剂）在另一物质（吸附质）表面或孔隙中富集的现象。
根据吸附过程的机理，吸附可分为物理吸附和化学吸附。
物理吸附主要发生在固体表面，是由于分子间作用力（如范德华力）引起的。
物理吸附具有可逆性，吸附过程不涉及化学键的形成。
化学吸附则发生在固体表面与吸附质之间，是由于化学键的形成引起的。
化学吸附具有不可逆性，吸附过程涉及化学键的形成。
本实验主要研究物理吸附，通过测定吸附剂对目标物质的吸附量，评估吸附效果。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：- 吸附剂：活性炭、蒙脱石、沸石等。
- 吸附质：有机染料、重金属离子等。
- 溶剂：蒸馏水、乙醇等。
2. 实验仪器：- 吸附柱：柱长50cm，内径1cm。
- 恒温水浴锅。
- 分析天平。
- 分光光度计。
- 秒表。
四、实验方法1. 配制吸附剂溶液：称取一定量的吸附剂，用溶剂溶解，配制成一定浓度的吸附剂溶液。
2. 配制吸附质溶液：称取一定量的吸附质，用溶剂溶解，配制成一定浓度的吸附质溶液。
3. 吸附实验：将吸附剂溶液倒入吸附柱，控制流速，使吸附剂与吸附质充分接触。
记录吸附时间。
4. 解吸实验：将吸附后的溶液通过吸附剂，记录解吸时间。
5. 吸附量测定：用分光光度计测定吸附剂对吸附质的吸附量。
五、实验结果与分析1. 吸附效果比较：表1 吸附效果比较| 吸附剂 | 吸附量（mg/g） | 吸附率（%） || ------ | -------------- | ---------- || 活性炭 | 50.0 | 90.0 || 蒙脱石 | 40.0 | 72.0 || 沸石 | 30.0 | 54.0 |从表1可以看出，活性炭对吸附质的吸附效果最好，其次是蒙脱石，沸石吸附效果最差。
2. 影响吸附效果的因素：（1）吸附剂种类：不同吸附剂的比表面积、孔径结构等特性不同，导致吸附效果存在差异。
吸附理论与磷化氢气体的吸附研究
一
（） ６节省活性组分用量 ，降低成本 ； （ 增强催化剂抗毒能力 ； ７ ） （） ８ 均相催化剂负载化。常用 的载体及其物理性
质见 表 １ 。
种强烈 的神经毒物 。它 在有氧或湿热 的条件下 ，
吸附 的 比较 见表 ２ 。
Ｐ 外 ｕ ，Ｚ 抖 ｄ 和 Ｈ ，特别是用 Ｎａ ｂ ，ｃ 抖 ｎ ，Ｃ ２ ＋ ＯＨ，
表 ２物理吸附和化 学吸附的比较嘲
Ｈ １ Ｎ Ｃ 处 理过的活化沸石 ，其吸附交换性能 Ｃ 和 ａ１
可显著提高 。
膨润土是 以蒙脱石为主要成分的粘土矿物 ，蒙 脱石属于 ２： 型的三层结构 的硅酸盐矿物 ，硅铝结 １
．． 热 ；保持在气体分子与固体分子之间的力很容易被 ２３３ 矿 物 吸 附剂 由于天然矿物的表面活性 、超细效应 、化学成 其他热量和降低压力所破坏 ，故加热和减压 的方法
能被用来再生吸附剂。
分、晶体结构与物理化学性质 ，并辅以恰 当的改性
ห้องสมุดไป่ตู้
化学吸附也叫活性吸附 ，它是 固体表 面与吸附 技术 ，使矿物具有 良好的环境属性 ，用作矿物吸附 气体分子 间的化学键力所引起 的。化学吸附的特征 剂 ，广泛应用于工业生产、生活的环境污染控制及 为 ：在吸附质和吸附剂之 间具有化学键 ，吸附热和 环境失衡的功能修复等。 沸石是 一种含 水铝硅 酸盐矿 物 。可有 效去 除 反应热近似的有相 同的数量级为不可逆吸附。两种
中的催化剂载体。由于使用不同载体而使催 化剂活 物理吸附即范德华吸附，主要特征是 ：气体分子和 固体间形成 弱键 ，键能和液体分子 间的引力相近 ； 性产生了差异 ， 对载体的不同作用初步归纳为 ：
BET的原理及使用方法解读
1. 吸附
气体与清洁固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高 于气相，这种现象称吸附（adsorption）。吸附气体的固 体物质称为吸附剂（adsorbent）；被吸附的气体称为吸 附质（adsorptive）；吸附质在表面吸附以后的状态称为 吸附态。 吸附可分为物理吸附和化学吸附。 化学吸附：被吸附的气体分子与固体之间以化学键力结合， 并对它们的性质有一定影响的强吸附。 物理吸附：被吸附的气体分子与固体之间以较弱的范德华 力结合，而不影响它们各自特性的吸附。
第一段：先形成单层吸附，拐点B指示单分子层饱和吸附量 第二段：开始多层吸附 第三段：毛细凝聚，其中，滞后环的始点，表示最小毛细孔开 始凝聚；滞后环的终点， 表示最大的孔被凝聚液充满； 滞后 环以后出现平台，表示整个体系被凝聚液充满，吸附量不再增 加，这也意味着体系中的孔是有一定上限的。
Ⅴ型等温线(墨水瓶型)
5.活性表面积的测定
BET法测定的是吸附剂总表面积，而通常是其中的一部分才有活性，这部分叫活性表面，可采 用“选择性化学吸附”方法测定活性表面的面积，如表面氢氧滴定方法。 许多高比表面积的吸附状是孔状的，对于这样的物质经常要区分外表面和内表面。外表面是指 独立颗粒或结块的外 围面积。但因为在原子尺度上，固体的表面很少是光滑的，因此要准确定义 是有困难的。一般约定为：外表面包括所有突出物以及那些宽度大于深度的裂缝的表面。 内表面 为所有深度大于宽度的裂缝、孔、洞的 壁。
较少见，且难以解释，虽然反映了吸附剂与吸附质之间 作用微弱的Ⅲ型等温线特点，但在高压区又表现出有孔充填。 有时在较高P/P0区也存在毛细管凝聚和滞后环。
Ⅵ型等温线 又称阶梯型等温线。是一种特殊类型的等温线，反映的是固 体均匀表面上谐式多层吸附的结果（如氪在某些清净的金属表 面上的吸附）。实际上固体的表面，尤其是催化剂表面，大都 是不均匀的，因此很难遇到此情况。 等温线的形状密切联系着吸附质和吸附剂的本性，因此对等 温线的研究可以获取有关吸附剂和吸附质性质的信息。例如： 由Ⅱ或Ⅳ型等温线可计算固体比表面积；Ⅳ型等温线是中等孔 （孔宽在2－50nm间）的特征表现，同时具有拐点B和滞后环， 因而被用于中等范围孔的孔分布计算。
物理吸附仪讲义
主讲：
目录
吸附理论 气体物理吸附技术 多孔固体材料表征 物理吸附仪（比表面积及孔径分析） 应用 测试原理 设备结构 操作规程 维护
吸附理论
吸附：当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或 多个组分在固体表面处产生积蓄，此现象称为吸附。
气体物理吸附技术
吸附指固体表面对气体或液体的吸着现象。
V脱 1 VL 28 1.55 103 V脱 22400 0.808
V孔 (VL ) p / p0 0.95
以VL / V孔（%）对rp作图，得到孔径分布的图形。
静态容量法
高集成气路模块
13.454mmHg
定量进气 Q1
一定压力下吸附量（Q）＝Q1－Q自由空间
样品管内样品吸附 气体达到平衡
VI
数据报告来自SSA-7300
BET比表面积
序 号：１ 名 称：1 重 量：０．０６５ 测 定 人： 测定单位： 样品来源： 吸 附 质：N2 分子重量：28.0134 2 分子面积：16.2 Å 斜 率：０．００５８０６ 截 距：０．０００６７４ BET比表面积：６７２．７１７ 相关系数：０．９９９９１５
脱气的作用
样品必须加以足够程度的脱气，以保证放出的杂质 气体对测定压力无影响。 脱气的温度不应超过样品所承受的最高温度，以避 免因烧结而损失表面积。 100℃~200℃，脱水、干燥，10个小时 250℃左右，脱有机物，4~5小时
BET法测定原理
BET法：一直被认为是测定载体及催化剂比表面积标准的方法。它是基于吸 附等温式表达的多层吸附理论。 BET等温式：
六种典型的吸附曲线
物理吸附知识分享
System Tip Error: 1.Analysis canceled:Time limit exceeded while evacuating sample(unrestricted) 2.Total volume closed greater than 1000.0cm STP is not allowed. 3.The application encountered and unexpected error and will be halted. 4.Po transducer 1\2\3\4 overrange detected. 5.Past gas is not condensing.
三型等温线 少见，等温线下凹，且没有拐点。吸附气体量随组分分压 增加而上升。曲线下凹的原因，因为吸附质分子间的相互 作用比吸附质与吸附剂之间的强，第一层吸附热比吸附质 的液化热小，以致于吸附初期吸附质较难于吸附，而随吸 附过程进行，吸附出现自加速现象，吸附层数也不受限制。
四型等温线与二型等温线类似，曲线后一段再次凸起，且中间段可能 出现吸附回滞环，其对应的是多孔吸附剂出现毛细凝聚体系。在中等 的相对压力，由于毛细凝聚的发生，四型等温线较儿型等温线上升的 更快。
6.样品脱气（样品脱气后重新称量样品管和塞子组装在一起的重量）
7.将脱气后的样品管转移至分析口、套上保温套管、按上连接头、给 杜瓦瓶装液氮、挂上安全罩
8.进行分析
9.产生结果报告
注意事项
1.气体钢瓶（气瓶的出口压力设定为0.1MPa，气瓶上的气体管线要一周检查一次， 超过一周一起不使用时，及时关闭气瓶） 2.样品管（在装样，清洗，安装样品管的时候一定小心，避免样品管破损。可以用超 声清洗仪清洗，洗净后烘箱烘干） 3.杜瓦瓶（在加液氮时候，开始要慢慢加。不用时候，给杜瓦瓶盖上保护盖。每周， 都要用纯水清洗杜瓦瓶内部，并晾干。杜瓦瓶外，要始终挂上安全罩。） 4.真空泵泵油（在测试700个样品后，建议更换真空泵泵油） 5.O圈（准备两组O圈，两周更换一次） 6.实验室湿度40%-60%温度15°-26° 7.仪器出现异常 @首先对系统出现的提示进行记录和保留 @可以考虑取消测试，关闭软件、仪器、泵，将杜瓦瓶放于安全位置，电话联系麦克 工程师，寻求指导
吸附解析等温线
吸附等温线的类型及特点物理吸附仪是微孔材料样品分析的常用设备之一，常被用于多孔材料比表面积和孔隙度的表征，能够提供比表面积、孔容及孔径分布等关键物性参数。
其工作原理所采用的气体吸附法（BET法）是在朗格缪尔(Langmuir)单分子层吸附理论的基础上，经南勃鲁纳尔（Brunauer）、爱曼特（Emmett）和泰勒（Teller）等三人推广得出的多分子层吸附理论（BET理论）。
「单分子层吸附理论」1916年，Langmuir 根据分子运动理论和一些假定提出单分子层吸附理论，基于一些明确的假设条件，得到简明的吸附等温式——Langmuir方程，既可应用于化学吸附，也可以用于物理吸附，因而普遍应用于现阶段多相催化研究中。
假定①：吸附剂表面存在吸附位，吸附质分子只能单层吸附于吸附位上；假定②：吸附位在热力学和动力学意义上是均一的（吸附剂表面性质均匀），吸附热与表面覆盖度无关；假定③：吸附分子间无相互作用，无横向相互作用；假定④：吸附-脱附过程处于动力学平衡。
式中，θ为表面覆盖度，V为吸附量，V m表示单分子层吸附容量，p为吸附质蒸汽吸附平衡时的压力，a为吸附系数/吸附平衡常数。
通过测定恒定温度下，不同吸附质压力所对应的气体吸附量，可以得到一条相对压力（P/P0）和吸附量的关系曲线，即吸附等温线。
由于Langmuir方程是一个理想的吸附公式，对应的是Brunauer定义的五种吸附等温线中的第一种——Langmuir型等温线，它代表了在均匀表面，吸附分子彼此没有作用，且吸附是单分子层情况下吸附达到平衡时的规律，但在实践中不乏与其相符的实验结果，这可能是实际非理想的多种因素互相抵消所致。
Type I：单分子层吸附等温线I类等温线呈现出一定压力后接近饱和的情况，又称Langmuir型等温线。
除单分子层吸附表现出I类等温线外，沸石、活性炭、硅胶等具有2-3 nm以下的微孔吸附剂，其吸附等温线也呈现第I类型。
这是因为相对压力由零增加时，微孔吸附剂在发生多层吸附的同时也发生了毛细孔凝聚，使吸附量急剧增加，所有微孔被迅速填满后，吸附量便不再随相对压力而增加，呈现出吸附饱和。
吸附(物理吸附与化学吸附)在催化中的应用
物理吸附与化学吸附在催化中的应用摘要：吸附过程与催化作用在国民经济和环境保护方面具有重要意义。
他们是化学工业，石油炼制以及国民经济其他领域最活跃的研究课题之一。
这两个领域涉及到的都是表面现象，使用的都是多孔固体。
吸附是催化反应得以发展的最关键步骤之一，通过它揭示催化本质和研究催化性质越来越受到人们的重视，因此许多在线原位动态测量技术得以快速发展。
关键词：物理化学吸附表征测定孔结构气体探针1. 吸附现象吸附：当流体与多孔固体接触时, 流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄, 此现象称为吸附。
吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象[1,2]。
实际上，人们很早就发现并利用了吸附现象，如生活中用木炭脱湿和除臭等。
随着新型吸附剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究，吸附分离过程显示出节能、产品纯度高、可除去痕量物质、操作温度低等突出特点，使这一过程在化工、医药、食品、轻工、环保等行业得到了广泛的应用，例如：（1）气体或液体的脱水及深度干燥，如将乙烯气体中的水分脱到痕量，再聚合。
（2）气体或溶液的脱臭、脱色及溶剂蒸气的回收，如在喷漆工业中，常有大量的有机溶剂逸出，采用活性炭处理排放的气体，既减少环境的污染，又可回收有价值的溶剂。
（3）气体中痕量物质的吸附分离，如纯氮、纯氧的制取。
（4）分离某些精馏难以分离的物系，如烷烃、烯烃、芳香烃馏分的分离。
（5）废气和废水的处理，如从高炉废气中回收一氧化碳和二氧化碳，从炼厂废水中脱除酚等有害物质。
1.1吸附吸附属于一种传质过程，物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引力，但物质表面的分子，其中相对物质外部的作用力没有充分发挥，所以液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体，尤其是表面面积很大的情况下，这种吸附力能产生很大的作用，所以工业上经常利用大面积的物质进行吸附，如活性炭、水膜等。
当液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后，系统达到平衡，吸附质的平衡吸附量（单位质量吸附剂在达到吸附平衡时所吸附的吸附质量），首先取决于吸附剂的化学组成和物理结构，同时与系统的温度和压力以及该组分和其他组分的浓度或分压有关。
化学吸附和反应动力学的理论和实验
化学吸附和反应动力学的理论和实验化学吸附和反应动力学是化学研究领域中非常重要的两个部分。
化学吸附是指化学物质与固体表面相互作用并紧密结合的现象。
反应动力学则是指化学反应速率和反应动力的研究。
化学吸附的理论在化学吸附的研究中，主要涉及到三种类型的吸附，即物理吸附、化学吸附和分子筛吸附。
物理吸附是通过van der Waals力和静电吸引力实现的吸附。
在物理吸附中，吸附物与固体表面之间没有共价键，因此吸附物可以释放并回到气相中。
化学吸附是指吸附物与固体表面之间有共价键形成的吸附。
在化学吸附中，吸附物不能轻易地回到气相，因为它们已经与固体表面形成了牢固的化学键。
分子筛吸附是指通过一定的空间限制，限制吸附剂分子的大小和形状以实现吸附。
分子筛吸附可以用于鉴定化学物质中特定分子的数量和组成。
化学吸附与表面影响在实用化学中，化学吸附通常用于表面影响控制。
表面影响是指由固体表面引起的物理和化学现象。
需要注意的是，活性表面的物理特性和表面形貌对化学吸附起着至关重要的作用。
例如，仅有少量的铜催化剂，就能显著提高丙烯气体的POD反应的速率。
这是因为铜催化剂活性表面与丙烯气体之间某种特殊的相互作用引起的。
反应动力学的理论化学反应动力学是对化学反应速率和反应动力的研究。
每个化学反应具有其特定的反应速率，即反应物在每个时刻转化为产物的速度。
在化学反应动力学的研究中，最常用的是“自由能”和“活化能”这两个概念。
自由能是反应动力学的关键因素之一，它表示反应物向产物转化的动力学障碍。
根据定义，自由能越高，反应速率越慢。
活化能是产物形成的能量阈值，这是反应动力学的另一个关键因素。
如果反应物具有的能量足够高，它就能克服活化能障碍并开始反应。
反应动力学的实验反应动力学的研究中，常用的实验方法是跟踪反应物的消耗和产物的生成。
常用的实验设备包括分光光度计、热分析仪、荧光分析仪和微卡斯梅耳。
例如，在光敏式聚合反应中，需要确定反应速率和反应机理。
物理吸附仪工作原理
物理吸附仪工作原理
物理吸附仪是一种用于研究固体材料表面吸附和解吸过程的仪器。
它主要基于物理吸附现象，通过测量气体在固体表面上的吸附量来推断表面上的吸附位点数、吸附位点能和吸附位点分布等信息。
物理吸附通常是指气体分子在固体表面上通过范德华力作用吸附。
当气体分子接近固体表面时，其分子间距离变小，范德华力开始起作用。
当距离非常近时，分子间存在吸引力，气体分子就会附着在固体表面上。
吸附过程中，气体分子会占据固体表面的吸附位点，形成一个吸附层。
物理吸附仪通常使用气体流量控制系统将待测气体引入仪器。
首先，通过一个预净化系统除去气体中的杂质。
然后，气体会通过一个温控系统进入吸附室，与样品表面进行接触。
吸附室通常是一个封闭的空间，其内部与外界隔离，以防止外界因素对实验结果的干扰。
在吸附室中，样品表面与气体分子进行相互作用，吸附层的形成使得气体分子数量逐渐增加。
仪器会通过一种测量手段（例如重量法、电容法等）实时监测体系中气体量的变化。
根据气体的吸附量随压力和温度的变化关系，可以得到吸附等温线和吸附热等吸附参数。
通过测量不同温度、不同气体分压下的吸附量，物理吸附仪可以确定吸附等温线。
根据Langmuir吸附等温线模型，可以计算出表面上的吸附位点数和吸附位点能。
此外，还可以利用
BET（Brunauer, Emmett and Teller）理论计算出比表面积等表征物质吸附性能的参数。
总之，物理吸附仪利用气体在固体表面上的物理吸附现象，通过测量吸附量来推断吸附位点数、吸附位点能和吸附位点分布等信息。
这一原理在材料科学和表面化学等领域中有广泛的应用。
BET的原理与应用
BET的原理与应用一、BET的定义BET是指Brunauer-Emmett-Teller模型，是一种常用的物理吸附等温线理论模型。
它描述了气体分子在固体表面上的吸附行为，能够定量地表征固体材料的比表面积和孔隙结构。
二、BET的原理BET模型基于以下假设： 1. 固体表面是吸附分子与固体之间相互作用的场所。
2. 吸附分子吸附在固体表面形成一个单分子层。
3. 吸附分子在吸附过程中不会发生任何化学反应。
根据以上假设，BET模型推导出了以下公式： BET equation其中，P表示吸附物分子的压力，P0表示饱和蒸汽压力，V表示单位质量的吸附物分子对应的摩尔体积，C表示吸附物分子在单层上的分子个数，C_0表示单位表面积上的分子个数，V_m表示单分子层的摩尔体积。
三、BET等温线的测定方法BET等温线的测定通常需要使用气体吸附仪器，按照以下步骤进行： 1. 准备样品：样品必须是粉末或多孔颗粒状的材料。
2. 真空处理：将样品置于高真空中，除去吸附在样品表面的杂质和空气。
3. 吸附测量：通过将气体以不同的压力逐渐加入吸附仪器中，测量吸附到样品表面上的气体量。
4. 计算分析：根据BET模型的公式，将测定结果进行数据处理，得到比表面积和孔隙结构参数。
四、BET的应用领域BET广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：1. 材料科学BET被用来评估材料的比表面积，对催化剂、吸附材料等的研究有重要意义。
通过测定材料的比表面积，可以了解其与周围环境的接触程度，进而优化材料的设计与性能。
2. 孔隙结构研究BET可以揭示材料的孔隙结构，包括孔径、孔体积等。
这对于吸附、分离等过程的研究有着重要意义，也在材料的制备和改良过程中起到指导作用。
3. 药物研发在药物研发过程中，BET可用于评估药物固体的溶解度、稳定性等关键性质。
同时，通过研究药物与载体的吸附行为，可以优化药物制剂的效果和质量。
4. 环境保护BET可用于研究和评估环境材料的吸附性能，如水处理材料、废气净化材料等。
物理吸附
同一物质，可能在低温下进行物理吸附而在高温下为化学吸附，或者两者同时进行。
吸附作用的大小跟吸附剂的性质和表面的大小、吸附质的性质和浓度的大小、温度的高低等密切相关。
如活性炭的表面积很大，吸附作用强；活性炭易吸附沸点高的气体，难吸附沸点低的气体。
（沸点越高的气体，活性炭对它的吸附量越大。
因为这些有机物分子尺寸与活性炭的孔隙尺寸相比比较大，而沸点低于0 ℃的气体，如甲醛、乙烯等，吸附到活性炭上较易逃逸。
当然这只是影响吸附得原并给出描述吸附等温线的方程式。
应用物理吸附在化学工业、石油加工工业、农业、医药工业、环境保护等部门和领域都有广泛的应用，最常用的是从气体和液体介质中回收有用物质或去除杂质，如气体的分离、气体或液体的干燥、油的脱色等。
物理吸附在多相催化中有特殊的意义，它不仅是多相催化反应的先决条件，而且利用物理吸附原理可以测定催化剂的表面积和孔结构，而这些宏观性质对于制备优良催化剂，比较催化活性，改进反应物和产物的扩散条件，选择催化剂的载体以及催化剂的再生等方面都有重要作用。
相关文献∙物理吸附仪在活性炭及催化剂检验中的应用-中国氯碱-2011年第8期∙物理吸附仪测定活性炭载体比表面积及孔结构的方法-中国氯碱-2011年第11期∙CO在煤体表面的物理吸附特性模拟研究-煤炭工程-2011年第12期活性炭物理吸附和化学吸附根据吸附剂与吸附质之间相互作用力的不同，吸附可以分为物理吸附和化学吸附。
从机理上讲，物理吸附是由范德华力即分子间作用力所引起的吸附，活性炭吸附剂与气体或者液体吸附质普遍存在着分子间引力，这种的吸附的速度快。
物理吸附不发生化学反应，是由分子引作用力产生，当吸附质的分压升高时，可以产生多分子层吸附，所以加压吸附将会增加吸附容量，而真空则有利于吸附气体的脱附。
化学吸附是伴随着电荷移动相互作用或者生成化学键力的吸附。
化学吸附的作用力大大超过物理吸附范德华力。
在物理吸附中，吸附质和吸附媒体表面层不发生电子轨道的重叠；相反地，电子轨道的重叠对于化学吸附起着至关重要的作用。
最新低温物理吸附实验
低温物理吸附实验低温物理吸附实验1。
实验目的(1)了解2020型物理吸附仪的功能、原理和应用(2)掌握仪器的实际操作过程，软件使用方法(3)学习和分析实验结果和数据(2)。
方法原理低温吸附法根据气体在固体表面的吸附规律确定固体的比表面积和孔径分布在恒温和平衡状态下，一定的气体压力对应于固体表面上一定量的气体吸附，吸附量可以通过改变压力来改变。
平衡吸附量随压力变化的曲线称为吸附等温线。
吸附等温线的研究和测定不仅可以获得吸附剂和吸附质的性质信息，还可以计算固体的比表面积和孔径分布。
1.比表面1的计算和测定。
Langmuir吸附等温线方程-单层吸附理论模型: 三点假设:吸附剂(固体)表面均匀；吸附粒子之间的相互作用可以忽略。
吸附是单层的吸附等温方程(Langmuir)pv？1Vm？b？Pvm-(1)公式:v气体吸附vm单层饱和吸附P吸附质(气体)压力b常数p绘制为v对p的直线，根据斜率和截距可以得到b和Vm，只要得到单层饱和吸附Vm，就可以得到比表面积Sg当使用氮气作为吸附剂时，Sg为Sg，公式如下？4.36？Vmw-(2)公式:Vm以ml表示，w以g表示，所得比表面积Sg为(㎡/g)2.BET 吸附等温线方程——多层吸附理论是目前公认的测量固体比表面积的标准方法理论模型:假设物理吸附是以多层方式进行的，在第一层被完全吸收之前可以有第二层吸附，在第二层上可以产生第三层吸附。
当达到吸附平衡时，每层达到每层的吸附平衡。
BET吸附等温线方程:PV？(P0-P)？1C？虚拟机？C-1C？虚拟机？PP0-(3)公式:V气体吸附Vm单层饱和吸附P吸附质压力P0吸附质饱和蒸汽压C常数P/V(P0-P)对P/P0绘制为直线，将1/(截距+斜率)= VM代入公式(2)得到比表面积BET法用于测定比表面积。
氮是最常用的吸附质，在其液化点(-195℃)吸附温度约为。
低温可以避免化学吸附当相对压力控制在0.05和0.35之间时，当其低于0.05时，不容易建立多层吸附平衡。
物理吸附仪介绍及数据分析
三、固体比表面积分析方法
BET方程：
P：吸附质分压 V：样品实际吸附量
P0：吸附剂饱和蒸气压 Vm：单层饱和吸附量
C：与样品吸附能力相关的常数
四、孔径分析方法
多数体系中，相对压力在0.05-0.35之间的数据与BET方程有较好的吻 合，图形线性也很好，因此实际测试过程中选点需在此范围内。
四、孔径分析方法
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BET理论计算公式是Brunauer、Emmett和Teller三人从经典理论统计基
础上推导出的多分子层吸附公式。
BET理论模型：多分子层物理吸附模型，假设 （1）固体表面是均匀的； （2）分子之间没有相互作用； （3）分子可以同时在固体表面进行多层物理吸附，而且每一层的吸附 和脱附之间存在动态平衡。
催化剂
硅胶
分子筛
一、基础知识
吸附：
吸附剂、吸附质 物理吸附和化学吸附 孔的定义（ IUPAC的分类）： 微孔（micropore）: 孔半径小于2nm，如活性炭、沸石分子筛等； 中孔（mesopore）： 孔半径为2-50nm，如多数催化剂； 大孔（macropore）：孔半径大于50nm，如Fe2O3，硅藻土等。 吸附平衡： 等温吸附平衡、等压吸附平衡和等量吸附平衡
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括 样品粒子堆积产生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道。BJH方法就是基于这一段 得出的孔径数据；
高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如І型中如最后上扬，则粒子未必均匀。平 常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
二 物理度 吸附层数 吸附热 选择性 可逆性 吸附平衡
范德华力
2-物理吸附
关于孔径分布
一般用脱附支来计算孔径分布，理由：
• 理想的圆柱形孔，吸附支和脱附支重合 • 对两端开口的圆柱形孔，吸附支对应的弯液面曲
率是圆柱面，脱附支对应的才是孔口出形成的弯 月面 • 平板孔和由片状粒子形成的狭缝型孔，吸附时不 发生毛细凝聚，只有脱附支才反应真实的孔隙 • 对墨水瓶型的孔，脱附支反应的是孔口的尺寸， 对催化研究最有意义
现代催化剂表征方法-辛勤主编，page16
吸附等温线形状分析
II型等温线反映的是非孔性材 料或者大孔吸附剂上的物理吸 附过程。BET公式最常说明的 对象！
现代催化剂表征方法-辛勤主编，page16
吸附等温线形状分析
III型等温线比较少见，没有拐 点，曲线下凹是由于吸附质分 子的相互作用比吸附质和吸附 剂之间的强造成的。 BET公式C小于2，可以描述这 种吸附等温线。
• 已知饱和吸附量Vml及每个被吸附分子的截 面积αm，便可以求算吸附剂的比面积αs αs = Vml/V0 L αm
V0：1mol气体在标准状况下的体积（0度，1atm） L：阿伏伽德罗常数 在实验上
比表面积的求算就变成吸附等温线的测量，
仪器测定的是吸附体积随着压力(p/p0)的变化
Langmuir只适用单层吸附，且吸附质没有相互作用的情况，复杂情况处理不了
以微孔为主的样品的比表面计算应该用Langmuir 方程, 但是……
选点和测试时，仪 器上可以调变的
复杂问题简单化，实际情况理想化，抽提 模型，再结合实际情况对模型进行修正， 是物理化学处理问题的主要哲学思想！如 朗格缪尔单分子吸附模型，理想气体状态
方程等
这些模型巧妙的排除了错综复杂的次要矛盾的干扰，突 出了事物的主要矛盾，揭示了事物的本质！因而是最简 单，最具有代表意义的科学模型
物理吸附原理
物理吸附原理物理吸附是指气体或溶质分子在固体表面上由于范德华力而被吸附的现象。
在物理吸附中，吸附剂与吸附物之间并没有共价键的形成，而是通过范德华力相互作用。
物理吸附是一种可逆过程，随着温度的升高或压力的降低，吸附物分子会脱附并返回气相或溶液中。
物理吸附的原理可以通过等温吸附曲线来描述。
当吸附剂表面上存在一层吸附物分子时，随着压力的增加，吸附量也会增加，但随着压力的继续增加，吸附量会逐渐饱和，达到一定的吸附平衡。
在等温条件下，吸附量与压力之间的关系可以用等温吸附曲线来表示，通常情况下，等温吸附曲线呈现出类似于Langmuir吸附等温线的形状。
物理吸附的原理可以通过范德华力来解释。
范德华力是分子之间的一种吸引力，它是由于分子间的诱导作用和偶极作用而产生的。
当吸附物分子与吸附剂表面接触时，它们之间会产生范德华力的相互作用，从而使吸附物分子被吸附在固体表面上。
范德华力的大小与分子间的极性和极化能力有关，通常情况下，极性越大的分子，其范德华力也越大。
物理吸附的应用非常广泛。
在化工领域中，物理吸附被广泛应用于气体分离、溶剂回收、气体净化等方面。
例如，通过物理吸附可以实现对空气中的水蒸气、二氧化碳等杂质气体的去除，从而得到高纯度的气体。
此外，在环境保护领域中，物理吸附也被用于处理废水、废气中的有机物和重金属离子，起到净化环境的作用。
总之，物理吸附是一种重要的吸附现象，它是通过范德华力来实现的，具有可逆性和广泛的应用价值。
通过对物理吸附原理的深入理解，可以更好地指导吸附材料的设计和应用，促进吸附技术的发展和应用。
BET的原理及使用方法
有一些物系（例如氮在各种聚合物上的吸附）出现逐渐弯曲的等温线，没有可识别的B点．在这
种情况下吸附剂和吸附质的相互作用是比较弱的。
Ⅳ型等温线：
低P/P0 区曲线凸向上，与Ⅱ型等温线类似。在较高P/P0区，吸附质发生毛细管凝聚，等温
线迅速上升。当所有孔均发生凝聚后，吸附只在远小于内表面积的外表面上发生，曲线平坦。
积。下图为：显示B点的II型典型等温线
（4）单点法
氮吸附时C常数一般都在50-300之间，所以在BET作图时截距常常很小。因此在比
较粗略的计算中可忽略，即把P/P0在0.20—0.25左右的一个实验点和原点相连，由它的
斜率的倒数计算Vm值，再求算比表面积
3.V-t作图法求算比表面
计算比表面积还可以用经验的厚层法（即t-Plot法）。此法在一些情况下可以分别求出不同尺寸
附等温线的测定范围内，达到吸附平衡后残留在死空间中的未被吸附的氪气量变化就会很大，可以
测得准确，因此氪气适合于低比表面固体的测定。
5.活性表面积的测定
BET法测定的是吸附剂总表面积，而通常是其中的一部分才有活性，这部分叫活性表面，可采
用“选择性化学吸附”方法测定活性表面的面积，如表面氢氧滴定方法。
许多高比表面积的吸附状是孔状的，对于这样的物质经常要区分外表面和内表面。外表面是指
独立颗粒或结块的外 围面积。但因为在原子尺度上，固体的表面很少是光滑的，因此要准确定义
是有困难的。一般约定为：外表面包括所有突出物以及那些宽度大于深度的裂缝的表面。 内表面
为所有深度大于宽度的裂缝、孔、洞的 壁。
7. 为孔体积、孔面积对孔半径的平均变化率与孔半径的关系，也有表示成孔分
脱附速率rd∝θ rd=kdθ
强物理吸附
强物理吸附
强物理吸附是指吸附剂与吸附质之间通过范德华力产生的吸附，其特点是吸附作用力强，吸附热较高，吸附可逆，不涉及化学键的形成，因此在解吸时较为容易。
由于范德华力存在于任何两分子间，所以物理吸附可以发生在任何固体表面上，固体自溶液中的吸附多数是物理吸附。
在物理吸附中，被吸附物质的分子或原子在固体表面上的浓度高于其本体溶液中的浓度，这种现象称为固体的表面吸或气体吸附。
这种固体表面的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象，称为固体的表面吸（adsorption）。
整个固体表面吸附周围气体分子的过程称为气体吸附。
事实证明，监测气体吸附过程能够得到丰富的关于固体特征的有用信息。
当吸附物质分子穿透表面层，进入松散固体的结构中，这个过程叫吸收（absorption）。
在脱附过程中，由于分子热运动，能量大的分子可以挣脱掉束缚力而脱离表面，吸附量逐渐减小。
如需了解更多关于强物理吸附的信息，建议查阅相关书籍或论文。
初中吸附的概念
初中吸附的概念吸附是一种物质与表面接触后，被表面吸附、集聚或储存的现象。
在初中化学中，我们通过学习吸附现象的分类、特点和应用，进一步了解和探索吸附现象的原理和作用。
吸附现象可以分为两种类型：物理吸附和化学吸附。
物理吸附是指气体或溶液中分子与固体表面间的作用力较弱，分子仅仅通过静电引力、范德华力等相互作用力被吸附在固体表面。
物理吸附通常在低温和高压条件下发生，其吸附过程可逆。
与之相反，化学吸附发生在化学反应条件下，吸附分子与固体表面之间的相互作用力较强。
化学吸附是不可逆的反应，化学键的形成和断裂是化学吸附的特点。
吸附现象的特点是多样化的。
第一，吸附速度快。
当物质与固体表面接触时，吸附作用可以几乎立即发生。
第二，吸附容易受温度和压力的影响。
在较高温度和低压下，吸附作用减弱，分子易离开固体表面；相反，在较低温度和高压下，吸附作用增强，分子容易被吸附。
第三，吸附作用容易受到物质性质的影响。
不同的物质具有不同的吸附性能，其吸附量和质量可能存在较大差异。
吸附现象不仅有理论意义，而且具有广泛的应用价值。
首先，在环境保护中，吸附现象可用于处理废水和废气。
例如，活性炭具有高效吸附特性，可以用于吸附和去除水中的有机物、重金属等污染物质。
其次，在工业生产中，吸附现象可用于分离和提取目标物质。
对于气相和液相的混合物，通过调整吸附剂和条件，可以实现对目标成分的选择性吸附，从而实现分离和纯化。
此外，吸附现象还广泛应用于催化剂的制备和改性中。
吸附剂常常被载体所覆盖，从而增加了催化剂的活性。
吸附现象的理论和原理可以通过多种实验方法来研究和证实。
例如，利用吸附仪器可以测量吸附剂吸附物质的量和速率。
通过改变温度、压力、初始浓度等条件变量，可以获得吸附等温线和吸附动力学曲线。
这些曲线可以用于进一步分析吸附过程中物质的吸附行为和吸附剂的吸附特性。
此外，还可以使用红外光谱、质谱等表征方法对吸附剂进行表面和结构分析，以深入了解吸附剂和吸附物之间的相互作用。
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吸附理论
1、Langmuir 理论
Langmuir 用动力学理论来处理Ⅰ型吸附等温线，作了如下假设：
（1）吸附剂表面是均匀的；
（2）每个吸附位只能吸附一个分子且只限于单层，即吸附是定域化的；
（3）吸附质分子间的相互作用可以忽略；
（4）吸附-脱附的过程处在动力学平衡之中。
从而得出Langmuir 方程如下：
1m m p p V KV V =+
V ──吸附体积；Vm ──单层吸附容量；p ──吸附质压力；K ──常数。
虽然Langmuir 方程描述了化学吸附和Ⅰ型吸附等温线，但总的来说不适用于处理物理吸附和Ⅱ到Ⅴ型吸附等温线。
如前所述，Ⅰ型吸附等温线反映的吸附类型可能是化学吸附也可以是微孔中的物理吸附。
对于化学吸附，如负载金属催化剂的金属表面积测量是合适的，但对于一般物理吸附来说测量值往往偏大。
此外，对于微孔物质如活性炭和分子筛上的吸附，是否是单层吸附还有待商榷等等。
2、BET 理论
在物理吸附过程中，在非常低的相对压力下，首先被覆盖的是高能量位。
具有较高能量的吸附位包括微孔中的吸附位（因为其孔壁提供重叠的位能）和位于平面台阶的水平垂直缘上的吸附位（因有两个平面的原子对吸附质分子发生作用）。
此外，在由多种原子组成的固体表面，吸附位能也会发生改变，这取决于暴露于表面的原子或官能团的性质。
但是，能量较高的位置首先被覆盖并不意味着随着相对压力增高、能量较低的位置不能被覆盖，而只是说明在能量较高的位置上物理吸附分子的平均停留时间较长。
因此，当吸附质气体压力增高时，表面逐渐被覆盖，气体分子吸附于空白表面的几率增加。
在表面被完全覆盖之前有可能形成第二吸附层或更多的吸附层。
在实际情况下，不可能有正好覆盖单层的相对压力存在。
BET 理论可以在不管单分子层吸附是否形成的条件下，能有效地从实验数据获得形成单分子层所需的分子数目。
BET 理论是Brunauer 、Emmertt 和Teller 在1938年提出多层吸附模型，它发展了Langmuir 单层吸附理论。
他们把Langmuir 动力学理论延伸至多层吸附，所作的假设除了吸附层不限于单层而可以是多层外，与Langmuir 理论所作的假设完全相同。
BET 理论假设吸附在最上层的分子与吸附质气体或蒸气处于动力学平衡之中。
BET 方程如下：
00
111(1)m m c p p V c V c p V p -=+-
其中V ——吸附气体体积；
Vm ——单层吸附气体容量；
c ——常数，与吸附剂、吸附质之间相互作用力有关；
p/p0——相对压力
利用实验数据，以01
(1)p V p -对p/p0作图，一般在相对压力0.05≤p/p0≤0.35
间能得到一条很好的直线，直线的拟合方程表示为：y A Bx =+，截距
1
m A V c =，斜率
1
m c B V c -=。
从而可得 1
m V A B =+
1B c A =
+ 表面积
m m A S a n N =⋅⋅ 其中m a ——氮气在77K 温度下液态六方密堆积的氮分子截面积，数值为16.2×1020 m2；
nm ——单层吸附容量(mol)，
22.414m
m V n =； A N ——Avogadro 常数，数值为6.022×1023。
上述方程就是BET 多点法计算比表面积的公式．
3、BJH 中孔结构分析方法
3.1、Kelvin 方程
我们都熟悉这样的实验：将细管插入水槽中，发现细管中的液面比水槽水平面高；将细管插入水银中，则细管中的液面比水银液面低。
产生这种现象的根本原因是细管中存在附加压力。
附加压力实验示意图
另一常见的现象是毛细管凝结。
当外界蒸气压还没有达到饱和蒸气压时，毛细管中已发生了凝结现象。
此外还有过饱和现象等等。
解释这些现象最成功的理论就是Kelvin 方程。
Kelvin 方程形式如下：
02cos1
ln p V
p RT r
γθ
=-⋅
(6)
式中P──蒸气压；P0──饱和蒸气压；γ──液体表面张力；
r──毛细管半径；R──通用气体常数；T──绝对温度；
V──吸附质的液相摩尔体积；θ──液相与孔壁的接触角。
若液体在孔壁上辅展，则θ＝0，此时Kelvin 公式变为如下形式：
021
ln p V
p RT r
γ
=-⋅
(7)
Kelvin 公式解释了毛细管凝结现象的形成。
在毛细管中，由于凹液面饱和蒸气压小于外界平液面的饱和蒸气压，因此当外界液体蒸气压还没有达到饱和蒸气压值时，毛细管内液体蒸气压已经达到饱和状态从而发生凝聚。
物理吸附分析仪正是利用毛细管凝结现象以及Kelvin 方程进行孔结构测量和计算的。
3.2、BJH中孔结构分析法
中孔固体的孔结构研究是与Ⅳ型吸附等温线的分析紧密相连的。
在低相对压力区，它与Ⅱ型吸附等温线相同。
但在大于某一相对压力值以后，它偏离Ⅱ型向上翘．
Ⅳ型吸附等温线最重要的特征是具有回环。
回环是在吸附等温线上，由于吸附曲线与脱附曲线不重合而形成的现象。
在回环区域，在同一相对压力值下，脱附曲线上吸附量总是大于吸附曲线上的吸附量；反过来，在同一吸附量时对应有两个相对压力值。
对回环的解释是一个相当复杂的问题。
吸附回环总是闭合的，很少发现有不闭合的回环。
Harris和Avery等人发现，许多吸附剂上氮吸附等温线闭合点均在p/p0＝0.42～0.5之间。
根据Kelvin 公式
计算，相应的孔径约为1.7 nm ～2nm 。
单层吸附的完成通常在相对压力p/p0＝0.3处，这相当于1～2个N2分子直径。
对于小于这种尺寸的孔，描述毛细管凝结现象的Kelvin 公式是不适用的。
在这以前的低相对压力内，吸附、脱附沿同一路径，不会有回环出现。
在相对压力大于p/p0＝0.42～0.5的高相对压力区,因吸附、脱附曲线不沿同一路径进行，脱附线总在吸附线之上而形成回环。
在这一区域内用于描述毛细管凝结作用的Kelvin 公式能相当可靠地描述在这类中孔范围内发生的吸附质凝聚和解聚现象。
吸附质在同一孔内的凝集和解聚现象发生于不同的相对压力，因而解释了回环的出现．因此，Kelvin 公式是中孔分析法的理论依据。
BJH 法是Barrett 、Joyner 和Helena 等学者最早提出的最经典的中孔分析方法。
在吸附等温线测量过程中，当毛细管凝结现象在孔中发生时，孔壁上已覆盖了一层吸附质的膜，其厚度为t 。
因而毛细管凝聚不直接发生在孔壁而是发生在孔壁内核中。
如果凝聚液体的接触角是0°，用Kelvin 公式计算的孔内核半径rk 为
2ln()0m
k V r p RT p γ=- (8)
假定孔型为园柱形孔，孔半径为p r ，吸附膜厚度为t ，则有
k p r r t =+ (9)
在BJH 原始文献中，t 由Haley 方程计算
135()ln 0m t t p p =-
(10) m
t ──氮分子单层吸附膜厚度，为0.354 nm 。