物理吸附化学吸附
吸附技术知识点总结
吸附技术知识点总结一、概述吸附技术是一种物理或化学过程，通过在固体表面或孔隙中吸附气体、液体或溶质来分离或提纯物质的方法。
吸附技术具有高效、节能、环保、易操作、低成本等优点，在化工、环保、能源、医药等领域得到了广泛应用。
吸附技术可分为气体吸附和液体吸附两种类型，其中气体吸附主要用于气体分离和净化，液体吸附主要用于溶剂回收和废水处理。
二、吸附过程的基本原理吸附过程是指物质在固体表面或孔隙中附着的过程，其基本原理可归结为几种主要机制：1. 物理吸附：也称范德华吸附，是指气体或液体分子在固体表面附着的一种物理现象。
其特点是吸附力弱，吸附物质易脱附。
物理吸附是一种可逆过程，通常在低温和高真空条件下发生。
2. 化学吸附：指气体或液体分子在固体表面形成化学键而附着的过程。
其特点是吸附力强，吸附物质难脱附。
化学吸附是一种不可逆过程，通常发生在较高温度和压力条件下。
3. 吸附热力学：吸附过程的热力学基础是吉布斯自由能的变化，吸附热力学理论可用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附行为，包括吸附等温线、吸附等压线等。
4. 吸附动力学：吸附过程的动力学基础是质量传递、传质速率、平衡时间等，用于描述物质在固体表面或孔隙中的吸附速率和平衡时间等动态过程。
三、气体吸附技术气体吸附技术是指利用固体吸附剂吸附气体分子的方法，常用于气体分离和净化领域。
1. 吸附剂的选择：气体吸附剂通常为多孔性固体，如活性炭、分子筛、铝土矿、氧化铝、硅胶等。
根据吸附剂的孔径、比表面积、孔隙分布等特性选择适合的吸附剂。
2. 吸附分离：气体吸附分离常用于分离气体混合物，如氧气/氮气、二氧化碳/甲烷等。
通常利用吸附剂在一定温度、压力下对气体混合物进行吸附分离，根据各气体在吸附剂上的吸附力差异实现气体分离。
3. 吸附净化：气体吸附净化常用于去除气体中的有害成分，如有机物、硫化物、氮氧化物等。
通常利用吸附剂对气体中的有害成分进行吸附，实现气体净化和净化剂再生。
物理吸附和化学吸附
哈尔滨商业大学食品工程学院
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。
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2、化 学 吸 附
化学吸附：吸附质分子与固体表面原子（或分子）发生电子的转移、 交换或共有，形成吸附化学键（原子或离子相结合的能力）的吸附。简 单说是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果。可看做化学反 应。
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4.5离子交换的应用
（2）在硬水软化中的应用 水的软化是去除水中Ca2+，Mg2+ ，通过Na型阳离子交换柱使水中Ca2+，Mg2+ 与Na+交换，使其保留在树脂上。
C a2+
2R SO 3-N a+ + M g2+
2H C O 3SO 422C l-
C a2+
2R SO 3M g2+
代号
分类名称
0
强酸
1
弱酸
2
强碱
3
弱碱
4
螯合
5
两性
6
氧化还原
功能基
说明
-SO3H
-COOH,-PO3H3
-N+(CH3)3 ,
-N+
(CH3)2
CH2CH2OH
-N H 2,-N H R ,-N R 2
H2C
CH2COOH N
CH2COOH
(-N + (C H 3 )3 , -C O O H )
(-CH2SH)
（1）阴离子交换树脂
物理吸附仪和化学吸附仪
物理吸附仪和化学吸附仪全自动物理吸附和化学吸附仪是一种用于化学、材料科学领域的分析仪器，于2011年8月17日启用。
全自动物理、化学吸附测量，并可以通过TCD和质谱测量检测器测量吸附/脱附气体的种类和物质的量。
物理/化学吸附仪化学吸附是吸附质分子与固体表面原子（或分子）发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附。
由于固体表面存在不均匀力场，表面上的原子往往还有剩余的成键能力，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用。
特点化学吸附的主要特点是：仅发生单分子层吸附；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。
化学吸附是多相催化反应的重要步骤。
研究化学吸附对了解多相催化反应机理，实现催化反应工业化有重要意义。
吸附特点与物理吸附相比，化学吸附主要有以下特点：①吸附所涉及的力与化学键力相当，比范德华力强得多。
②吸附热近似等于反应热。
③吸附是单分子层的。
因此可用朗缪尔等温式描述，有时也可用弗罗因德利希公式描述。
捷姆金吸附等温式只适用于化学吸附：V/Vm=1/a·㏑CoP。
式中V是平衡压力为p时的吸附体积；Vm是单层饱和吸附体积；a和c0是常数。
④有选择性。
⑤对温度和压力具有不可逆性。
另外，化学吸附还常常需要活化能。
确定一种吸附是否是化学吸附，主要根据吸附热和不可逆性。
机理可分3种情况：①气体分子失去电子成为正离子，固体得到电子，结果是正离子被吸附在带负电的固体表面上。
②固体失去电子而气体分子得到电子，结果是负离子被吸附在带正电的固体表面上。
③气体与固体共有电子成共价键或配位键。
例如气体在金属表面上的吸附就往往是由于气体分子的电子与金属原子的d电子形成共价键，或气体分子提供一对电子与金属原子成配位键而吸附的。
有机污染物的吸附机理
有机污染物的吸附机理近年来，随着工业及经济的发展，人类在环境污染方面取得了一些成就，但也引发了有机污染物的大量释放，使环境污染更加严重，这就给人们带来了严重的健康和社会问题，由此形成关于有机污染物的一系列活动，为了缓解这些问题的影响，吸附技术作为一种有效的有机污染物处理技术受到了广泛的重视。
本文着重介绍了有机污染物的吸附机理以及吸附过程中的一些主要参数等，以期为有效的污染物处理技术的开发提供一些有价值的建议。
一、有机污染物的吸附机理可以将有机污染物的吸附分为物理吸附和化学吸附两种形式，两者吸附机理不同。
1.物理吸附物理吸附是指吸附物质和表面之间的空气间隙通过空气间隙产生引力和凝聚，形成因果关系，从而在表面上产生吸附力，使有机污染物物质附着在表面上，如表面吸附介质，以及吸附空气温度和压强的变化等。
物理吸附的作用机理不受有机污染物的电离性质的影响。
2.化学吸附化学吸附主要是指表面上化学成分与有机污染物物质之间形成分子间相互作用产生相互修，从而产生吸附力，使有机污染物物质附着在表面上，如吸附剂的可以形成络合物，从而改变有机污染物物质的电性质的形式。
二、吸附过程中的主要参数1.吸附时间吸附时间是指有机污染物物质附在表面上维持一定吸附强力所需要的时间。
随着时间的增加，有机污染物物质的吸附能力也会随之增加，但也会出现衰减现象，当吸附时间到达一定阶段时，有机污染物物质的吸附能力会发生明显的降低。
2.吸附速率吸附速率是指有机污染物物质在一定时间内从水体中被吸附到表面上的速率。
它受到吸附剂的类型、表面形状和尺寸、有机污染物物质的含量和浓度等多种因素的影响。
吸附剂的性质越稳定，其吸附速率越快；当有机污染物物质浓度增加时，其吸附速率也会增加。
3.吸附容量吸附容量是指吸附剂在一定条件下能够吸附有机污染物物质的最大量，这取决于吸附剂的物理化学性质、吸附介质的温度、压强等，它们影响着有机污染物物质的吸附效率。
吸附容量越大，有机污染物物质的吸附效率就越高。
吸附法的分类
吸附法的分类
吸附法主要可以分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三类。
1. 物理吸附：基于吸附剂与溶质之间的分子间作用力即范德华力。
溶质在吸附剂上吸附与否或吸附量的多少主要取决于溶质与吸附剂极性的相似性和溶剂的极性。
一般物理吸附发生在吸附剂的整个自由表面，被吸附的溶质可通过改变温度、PH和盐浓度等物理条件脱附。
2. 化学吸附：会释放大量的热，吸附热高于物理吸附。
化学吸附一般为单分子层吸附，吸附稳定，不易脱附，故洗脱化学吸附质一般需采用破坏化学结合的化学试剂为洗脱剂。
化学吸附具有高选择性。
3. 离子交换吸附：所用吸附剂为离子交换剂。
离子交换剂表面含有离子基团或可离子化基团，通过静电引力吸附带有相反电荷的离子，吸附过程发生电荷转移。
离子交换的吸附质可以通过调节PH或提高离子强度的方法洗脱。
以上信息仅供参考，如有需要，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
物理吸附和化学吸附的概念
物理吸附和化学吸附的概念1. 哎呀妈呀，说起物理吸附和化学吸附的概念，那可真是一个让人脑袋瓜子嗡嗡的话题啊！不过别担心，咱们今天就用最通俗易懂的方式来聊聊这两个看似高大上的概念。
保准说完后，你就能跟身边的小伙伴们侃侃而谈，把他们都镇住！2. 物理吸附，简单来说就是两个东西之间玩"贴贴"的游戏。
它们之间没有什么深厚的感情，就是单纯地黏在一起。
就像是你把一块磁铁靠近冰箱门，"啪"的一下就吸上去了。
这种吸附力虽然不是很强，但胜在来去自如，想分开就分开，一点都不麻烦。
3. 有个小朋友听了这个解释后，眼睛一亮，说："哇，那不就像我和我最好的朋友吗？我们天天黏在一起玩，但放学后就各回各家，第二天又能继续玩在一起！"4. 化学吸附呢，那可就不一样了。
这是两个物质之间产生了"真爱"，它们之间发生了化学反应，形成了新的化学键。
这种吸附可不是闹着玩的，一旦在一起，就很难分开了。
就像是你把一块口香糖粘在头发上，想要分开可就费劲了。
5. 听到这里，刚才那个小朋友又插嘴说："这不就像我爸妈吗？他们在一起这么多年了，感情越来越深，怎么也分不开！"6. 物理吸附和化学吸附的区别，就像是谈恋爱和结婚的区别。
物理吸附就像是谈恋爱，今天我喜欢你，明天可能就不喜欢了，分手很容易。
而化学吸附就像是结婚，两个人已经融为一体，想要分开可就没那么简单了。
7. 有个化学老师听了这个比喻后，哈哈大笑说："这个比喻太妙了！以后我就用这个例子来给学生们讲解，保准他们记得清清楚楚！"8. 物理吸附的特点是：力量小、速度快、可逆性强。
就像是你往墙上贴海报，想贴就贴，想撕就撕，一点都不费劲。
而且，物理吸附不挑剔，几乎所有的物质表面都能发生物理吸附。
9. 有个学生听了后说："哇，这不就像是我们班上的小明吗？他交朋友特别快，今天和这个好，明天和那个好，关系来得快去得也快！"10. 化学吸附的特点是：力量大、速度慢、不可逆。
物理吸附与化学吸附
吸附热
因 ∆ adsV = Va − Vg ≈ −Vg ≈ −nRT / p ∆ ads H ∆ ads H ⎛ ∂p ⎞ =− ⎜ ⎟ = nRT 2 / p ⎝ ∂T ⎠ na T∆ adsV
∆ ads H m ⎛ ∂lnp ⎞ ⎜ ⎟ =− RT 2 ⎝ ∂T ⎠ na p2 ∆ ads H m ⎛ 1 1⎞ ⎜ − ⎟ ln = ⎜T T ⎟ p1 R 1⎠ ⎝ 2 RT2T1 p2 ln ∆ ads H m = T1 − T2 p1 由恒吸附量下的两组平衡温度压力数据, 可求摩尔吸附焓. 吸附热一般会随吸附量的增加而下降, 表明固体表面的 能量是不均匀的. 吸附总是首先发生在能量较高、 活性较大 的位轩, 然后依次发生在能量较低、活性较小的位置上. 14
θ =
bp 1+ bp
2AM
10
多分子层吸附理论——BET公式
布鲁瑙尔(Brunauer), 埃米特(Emmett)和特勒(Teller)3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, 简称 BET理论. 该理论假设如下: • 固体表面是均匀的; • 吸附靠分子间力, 吸附可以是多分子层的; • 被吸附的气体分子横向之间无相互作用力; • 吸附与脱附建立起动态平衡.
物理吸附与化学吸附
吸附剂的表面活性、孔径、孔容等性质也会影响化学吸附 的过程和结果，不同性质的吸附剂对同一种吸附质的吸附 能力可能会有很大差异。
03
物理吸附与化学吸附的比较
吸附力比较
物理吸附
物理吸附是通过分子间作用力（范德 华力）将气体或液体吸附在固体表面 。这种吸附力较弱，容易受到温度和 压力的影响。
原理
01
物理吸附的原理主要是由于分子 间的范德华力，包括色散力、诱 导力和取向力。这些力的大小取 决于分子间的距离和分子极性。
02
当气体分子遇到固体表面时，如 果它们的动能足够大，它们会克 服范德华力，碰撞到表面并被吸 附。
影响因素
温度
温度对物理吸附的影响较小，因为物 理吸附是可逆的，而且没有电子转移 。
物理吸附与化学吸附
汇报人： 202X-12-28
目 录
• 物理吸附 • 化学吸附 • 物理吸附与化学吸附的比较 • 吸附在工业中的应用 • 吸附的未来发展
01
物理吸附
定义
物理吸附是指吸附剂与吸附质之间通 过分子间作用力（范德华力）进行的 吸附。这种吸附没有电子转移，只是 分子间的引力作用。
物理吸附是一种可逆过程，即在较高 温度下，被吸附的物质可以脱附释放 出来。
常用的物理吸附剂包括活性炭、分子筛等，它们具有高比 表面积和孔容，能够吸附气体分子并实现高效分离。
催化剂载体
化学吸附在催化剂载体中具有重要作 用，催化剂载体能够提供活性中心， 促进化学反应的进行。
常用的催化剂载体包括氧化铝、硅酸 铝、分子筛等，它们能够提供酸性或 碱性的活性中心，促进化学反应的进 行。
表面粗糙度
表面粗糙度对物理吸附的影响较大。 粗糙的表面可以提供更多的吸附位点 ，增加物理吸附的可能性。
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。
物理吸附和化学吸附的异同
物理吸附和化学吸附的异同根据吸附剂表面与被吸附物之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附与化学吸附。
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。
物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，即所谓的范德华力(Vanderwaals)。
因此，物理吸附又称范德华吸附，它是一种可逆过程。
当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分子间的引力时，气体或液体的分子就被吸附在固体表面上。
从分子运动观点来看，这些吸附在固体表面的分子由于分子运动，也会从固体表面脱离而进入气体(或液体)中去，其本身不发生任何化学变化。
随着温度的升高，气体(或液体)分子的动能增加，分子就不易滞留在因体表面上，而越来越多地逸入气体(或液体中去，即所谓“脱附”。
这种吸附—脱附的可逆现象在物理吸附中均存在。
工业上就利用这种现象，借改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生，回收被吸附物质而达到分离的目的。
物理吸附有以下特点：①气体的物理吸附类似于气体的液化和蒸气的凝结，故物理吸附热较小，与相应气体的液化热相近；②气体或蒸气的沸点越高或饱和蒸气压越低,它们越容易液化或凝结,物理吸附量就越大；③物理吸附一般不需要活化能，故吸附和脱附速率都较快；任何气体在任何固体上只要温度适宜都可以发生物理吸附，没有选择性；④物理吸附可以是单分子层吸附，也可以是多分子层吸附;⑤被吸附分子的结构变化不大,不形成新的化学键，故红外、紫外光谱图上无新的吸收峰出现，但可有位移；⑥物理吸附是可逆的；⑦固体自溶液中的吸附多数是物理吸附。
物理吸附理论基础：气体吸附理论主要有朗缪尔单分子层吸附理论、波拉尼吸附势能理论、 BET多层吸附理论（见多分子层吸附）、二维吸附膜理论和极化理论等，以前三种理论应用最广。
吸附的分类
吸附的分类吸附是一种物质与另一种物质之间的作用力，使得前者能够附着在后者的表面上。
吸附可以分为物理吸附和化学吸附两种类型。
一、物理吸附物理吸附又称为低温吸附，是指在较低温度下发生的吸附现象。
物理吸附的特点是吸附剂与被吸附物之间的作用力较弱，主要是范德华力。
物理吸附通常发生在气体与固体之间或液体与固体之间的接触界面上。
物理吸附在许多领域都有广泛的应用。
例如在环境保护方面，物理吸附可以用来去除空气中的污染物。
通过将活性炭等吸附剂暴露在空气中，吸附剂表面的孔隙结构能够有效地吸附并去除空气中的有害气体。
此外，物理吸附还可以用于气体的分离和储存。
在工业领域，物理吸附可以用来提取和纯化天然气中的甲烷等有用物质。
二、化学吸附化学吸附是指在较高温度下发生的吸附现象。
化学吸附的特点是吸附剂与被吸附物之间的作用力较强，主要是化学键的形成。
化学吸附通常发生在气体与固体之间或液体与固体之间的接触界面上。
化学吸附在许多领域都有重要的应用。
例如在催化剂领域，化学吸附是催化反应发生的基础。
催化剂通过吸附反应物分子，使其形成中间体，从而促进反应的进行。
化学吸附还可以用于废水处理和储能技术等方面。
通过将吸附剂放入废水中，吸附剂表面的活性位点能够与废水中的污染物发生化学反应，将其转化为无害物质。
在储能技术中，化学吸附可以用来储存氢气等能源，以便在需要时释放出来。
除了物理吸附和化学吸附之外，还有其他一些特殊类型的吸附。
例如生物吸附是指生物体对某些物质的吸附作用。
生物吸附广泛应用于生物工程和环境科学领域，用于废水处理、生物传感器等方面。
另外，离子交换吸附是指通过离子交换树脂等吸附剂，将溶液中的离子吸附下来并释放出其他离子。
离子交换吸附在水处理和药物制剂等领域有重要的应用。
吸附作为一种物质间的作用力，具有广泛的应用。
不论是物理吸附、化学吸附还是其他特殊类型的吸附，都在各个领域发挥着重要的作用。
通过研究吸附的机理和特性，我们可以更好地利用吸附现象来解决实际问题，推动科技的发展和社会的进步。
吸附与交换的基本原理
吸附与交换的基本原理吸附是指物质从气体或溶液中的流体相中迁移到固体表面或界面的过程。
吸附通常可以分为两种类型：物理吸附和化学吸附。
物理吸附（也称为吸附）主要通过范的力吸引物质到固体表面上。
它是一种较为弱的相互作用，可以通过改变温度和压力来改变吸附量。
物理吸附通常在低温和高压下发生，吸附剂与被吸附分子之间的相互作用主要是范德华力，如London分散力和取向的感应力等。
化学吸附（也称为化学反应吸附）涉及到吸附分子与吸附剂表面之间的化学键的形成，这种相互作用较强，并且一般具有更高的活性和选择性。
化学吸附通常发生在高温和低压下，例如在催化剂上的化学反应。
交换是指被吸附物质与吸附剂表面或孔隙中已经存在的物质之间的置换反应。
吸附剂表面上的吸附剂会与流体相中的溶质竞争吸附，从而形成一个新的吸附等温线。
在吸附交换过程中，溶质从溶液中被吸附到吸附剂的表面上，同时吸附剂上的其他物质被释放到流体相中。
吸附交换的平衡特性通常通过等温线来描述，包括吸附等温线和解吸等温线。
吸附和交换过程的动力学可以通过吸附速率和解吸速率来描述。
吸附速率是指单位时间内被吸附到固体表面的物质量，而解吸速率是指单位时间内从固体表面被释放的物质量。
吸附速率和解吸速率通常受到温度、浓度、压力、流速等因素的影响。
吸附和交换的动力学可以通过测量吸附和解吸过程的速率常数来研究。
此外，吸附和交换过程还受到吸附剂的孔隙结构、表面化学性质和溶质的分子结构等因素的影响。
吸附与交换在许多领域中具有重要的应用。
在分离技术中，吸附和交换可以用于从溶液中分离混合物的组分。
在催化反应中，吸附和交换可以通过提供活性位点来促进化学反应的进行。
在环境污染控制中，吸附和交换可以用于去除水或空气中的污染物。
在材料科学中，吸附和交换可以用于设计新的吸附剂、分离膜和催化剂。
综上所述，吸附和交换是一种重要的化学现象，具有广泛的应用前景。
通过研究吸附和交换的基本原理和特性，我们可以更好地理解这些过程的动力学和平衡特性，并将其应用于各种实际问题的解决。
物理吸附化学吸附静电吸附
物理吸附化学吸附静电吸附
物理吸附、化学吸附和静电吸附是三种不同类型的吸附现象，它们在物质表面和分子之间的相互作用中起着重要作用。
1. 物理吸附：也称为范德华吸附，是由于分子间的范德华力（如色散力、诱导力和取向力）引起的。
物理吸附通常是可逆的，吸附力较弱，不需要形成化学键。
物理吸附的吸附热较小，吸附速度较快，且吸附量随温度升高而降低。
常见的物理吸附示例包括气体在活性炭上的吸附。
2. 化学吸附：是指分子与表面之间通过化学键形成的吸附。
化学吸附通常是不可逆的，吸附力较强，需要形成化学键。
化学吸附的吸附热较大，吸附速度较慢，且吸附量受温度影响较小。
化学吸附常用于催化反应，例如催化剂表面上的反应物分子的吸附。
3. 静电吸附：是由于带电表面与带电分子之间的静电相互作用引起的。
静电吸附的吸附力取决于表面电荷和分子电荷的大小和极性。
静电吸附通常在低相对湿度下发生，并可在带电表面（如电极）上观察到。
静电吸附在一些应用中很重要，例如静电除尘器用于空气净化。
这些吸附现象在不同领域中都有广泛的应用，如气体吸附、催化剂、分离技术、传感器等。
了解和控制这些吸附过程对于许多工业和科学领域都至关重要。
吸附的分类
吸附的分类吸附是指某种气体，液体或者被溶解的固体的原子，离子或者分子附着在某表面上。
这一过程使得表面上产生由吸附物构成的膜。
吸附不同于吸收，吸收是指作为吸附物的液体浸入或者溶解于另一液体或固体中的过程。
吸附仅限于固体表面，而吸收同时作用于表面和内部¹。
吸附的类型根据吸附过程中是否发生化学反应，吸附可以分为物理吸附和化学吸附²。
物理吸附物理吸附是指在吸附过程中物质不改变原来的性质，只是由于分子间的范德华力而使得吸附物分子与固体表面分子相互吸引。
因此物理吸附的能量较小，一般在5~40 kJ/mol之间，被吸附的物质很容易再脱离，只要升高温度或者降低压力，就可以使被吸附的物质逐出固体表面。
物理吸附通常是多层吸附，即在第一层分子之上还可以形成第二层、第三层等多层分子。
物理吸附对温度和压力比较敏感，温度升高或者压力降低都会导致物理吸附减少。
物理吸附对气体或液体的性质没有特殊要求，只要有范德华力存在，就可以发生物理吸附。
化学吸附化学吸附是指在吸附过程中不仅有范德华力，还运用化学键的力，使得固体表面分子与气体或液体分子之间形成共价键或离子键等化学键。
因此化学吸附的能量较大，一般在80~800 kJ/mol之间，要逐出被吸附的物质需要较高的温度或者较低的压力，而且被吸附的物质即使被逐出，也已经产生了化学变化，不再是原来的物质了。
化学吸附通常是单层吸附，即只有第一层分子与固体表面形成化学键，第二层及以上的分子只能通过范德华力与第一层分子相互作用。
化学吸附对温度和压力不太敏感，温度升高或者压力降低对化学键影响不大。
化学吸附对气体或液体的性质有特殊要求，必须能够与固体表面形成化学键才能发生化学吸附。
吸附剂的分类根据不同的标准，可以将用于实现吸附过程的固体材料称为吸附剂，并按照以下几种方式进行分类³。
按孔径大小分类粗孔和细孔：粗孔指孔径大于50 nm的孔道，细孔指孔径小于2 nm的孔道。
粗孔吸附剂的表面积较小，但孔道容易通畅，适用于吸附大分子的物质。
吸附的分子机理
吸附的分子机理
吸附的分子机理是指在吸附过程中发生的分子间相互作用。
吸附分子机理主要包括物理吸附和化学吸附两种机制。
1. 物理吸附：物理吸附是指吸附剂表面上的吸附位点与吸附分子之间的弱相互作用力，如范德华力、氢键、静电作用力等。
物理吸附通常在相对较低的温度和高压下发生，并且吸附分子可以通过加热、降低压力或增加其他物质来脱附。
物理吸附是可逆的吸附过程。
2. 化学吸附：化学吸附是指吸附剂表面上的吸附位点与吸附分子之间的键合作用，如共价键形成、电子转移等。
化学吸附通常在较高温度和较低压力下发生，并且吸附分子与吸附剂形成稳定的化学键。
化学吸附是不可逆的吸附过程。
在实际吸附过程中，物理吸附和化学吸附往往同时存在。
对于某些吸附系统，吸附分子的一部分会以物理吸附的形式吸附到吸附剂表面，而另一部分则以化学吸附的形式与吸附剂发生化学反应。
吸附分子的具体吸附方式和机制取决于吸附剂和吸附分子的性质，以及吸附条件等因素。
金属吸附原理
金属吸附原理
金属吸附原理是指金属表面与其他物质接触时，发生吸引和结合的现象。
这种吸附是由于金属表面的特性所引起的，例如金属的电子结构和表面活性位点。
金属的吸附原理可以分为物理吸附和化学吸附两种情况。
物理吸附是指物质通过范德华力或静电作用吸附在金属表面上。
这种吸附是一个相对不稳定的过程，吸附的物质可以较容易地从金属表面脱附。
物理吸附通常发生在低温下，吸附量随着温度的升高而减少。
化学吸附是指物质与金属表面发生化学反应，形成化学键而吸附在金属上。
这种吸附是一个相对稳定的过程，吸附的物质与金属表面之间的键结合较强。
化学吸附通常发生在较高温度下，吸附量与温度变化关系较小。
金属表面的活性位点是金属吸附的关键因素之一。
活性位点是指金属表面上具有较高表面能和较高电子态密度的区域。
这些位点能够吸引和结合其他物质，促进吸附反应的进行。
金属吸附在许多领域中具有重要应用，例如催化剂、电池、传感器等。
通过研究金属吸附原理，可以进一步了解金属与其他物质的相互作用，有助于优化材料性能和开发新的应用。
物理吸附和化学吸附的异同
物理吸附和化学吸附的异同根据吸附剂表面与被吸附物之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附与化学吸附。
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。
物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，即所谓的范德华力（Vanderwaals）。
因此，物理吸附又称范德华吸附，它是一种可逆过程。
当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分子间的引力时，气体或液体的分子就被吸附在固体表面上。
从分子运动观点来看，这些吸附在固体表面的分子由于分子运动，也会从固体表面脱离而进入气体（或液体）中去，其本身不发生任何化学变化。
随着温度的升高，气体（或液体）分子的动能增加，分子就不易滞留在因体表面上，而越来越多地逸入气体（或液体中去，即所谓“脱附”。
这种吸附—脱附的可逆现象在物理吸附中均存在。
工业上就利用这种现象，借改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生，回收被吸附物质而达到分离的目的。
物理吸附有以下特点：①气体的物理吸附类似于气体的液化和蒸气的凝结，故物理吸附热较小，与相应气体的液化热相近；②气体或蒸气的沸点越高或饱和蒸气压越低，它们越容易液化或凝结，物理吸附量就越大；③物理吸附一般不需要活化能，故吸附和脱附速率都较快；任何气体在任何固体上只要温度适宜都可以发生物理吸附，没有选择性；④物理吸附可以是单分子层吸附，也可以是多分子层吸附;⑤被吸附分子的结构变化不大，不形成新的化学键，故红外、紫外光谱图上无新的吸收峰出现，但可有位移；⑥物理吸附是可逆的；⑦固体自溶液中的吸附多数是物理吸附。
物理吸附理论基础：气体吸附理论主要有朗缪尔单分子层吸附理论、波拉尼吸附势能理论、BET 多层吸附理论（见多分子层吸附）、二维吸附膜理论和极化理论等，以前三种理论应用最广。
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化学吸附
物理吸附
吸附质分子和吸附中心之 间化学键的形成
>80 kJ/mol 活化吸附,吸附速率慢 化学吸附热
分子间作用力，如永久性偶 极矩,诱导性偶极矩,四极吸引 作用等
0-40 kJ/mol
非活化吸附,吸附速率快
凝聚热
高温(>气体的液化点)
接近气体的液化点
有选择性,与吸附质,吸附 无选择性 剂本质有关
NH3
301
188
155
C2H4
577
427
286
243 209
三、吸附位能曲线 物理吸附位能变化：通常用Lennard-Jones曲线来描述
A2分子在固体表面S上的物理吸附位能曲线
QP：物理吸附热
活性原子在固体表面化学吸附位能变化：通常用Morse公式 近似计算
活性原子A在固体表面S上的吸附位能曲线
固体表面（surface）原子与体相（bulk）原子的最大区别： 表面原子配位不饱和，从而表现出高的化学反应活性。
吸附（adsorption）：气体在固体表面的累积。 吸收（absorption）：体相的吸附。 吸附剂（adsorbent）:吸附气体的固体物质。 吸附质（adsorbate）:被吸附的气体。 吸附态：吸附质在表面吸附以后的状态。 吸附中心/吸附位：吸附剂表面发生吸附的局部位置。 吸附过程：固体表面上的气体浓度由于吸附而增加的过程。 脱附（desorption）: 固体表面气体浓度的减小。 脱附过程：气体在表面上的浓度减小的过程。
体相原子配位数：12 表面原子配位数：9 面心立方最密堆积（FCC）
3 fold site 三重吸附位
4 fold site 四重吸附位
桥位
ห้องสมุดไป่ตู้顶位
表面的吸附位
二、物理吸附(physisorption)与 化学吸附(chemisorption)
吸附作用
吸附热 吸附速率 脱附活化能 发生温度 选择性
吸附层 可逆性
四、化学吸附的分子轨道图 把金属-吸附质体系作为“表面分子”，其分子轨道由金属和 吸附分子轨道组成。 单原子的吸附
（a）强化学吸附键
（b）弱化学吸附键
（c）不能成键， 原子离开表面
原子在d-金属上化学吸附的简化轨道示意图
双原子分子的化学吸附
双原子分子（H2）在d-金属上化学吸附的轨道示意图
1）由HOMO组合新的分子轨道。 2）对LUMO做相同的处理。 3）观察这些轨道相对于金属Fermi能级的位置，并且找出哪 一个轨道被填充及填充的程度
Qa：形成吸附物种S-A所释放的能量。 ra: 平衡距离。
一个分子靠近表面时的能量变化情况
D：解离能 Ea：吸附活化能 Qa：化学吸附热 Ed：脱附活化能
Y：物理吸附态/前驱态 X：化学吸附过渡态 Z：化学吸附态
分子A2-表面S吸附体系的位能曲线
AYX线：表示一个分子在表面的物理吸附过程。 BXZ线：表示活性原子在表面的化学吸附过程。 AYXZ线：表示一个分子在表面的解离化学吸附过程。
Precursor state: a weakly bound state in which the molecule may have several potential sites for chemisorption during its residence on the surface.
从吸附位能曲线还可得出以下两个结论： 1、由于表面的吸附作用，分子在表面上解离需要克服 Ea能垒，在气相中直接解离则需要D，分子在表面上活 化比在气相中容易，这是由于催化剂吸附分子改变了 反应途径的结果。 2、在数值上，脱附活化能等于吸附活化能与化学吸附 热之和。原则上，因为能量的守和性是这一关系具有 普遍性。
等压线上A和B两个极大值对应于两种化学吸附，它 们发生在两种不同的吸附中心上。
二维等高的位能图来表示分子靠近固体表面时的能量变化情况
H2-金属表面的二维位能图
反应通道（虚线）：开始H-H距离是恒定的，随着分子接近表面， 接着出现一个活化势垒，一直越过马鞍点（过渡态），虽然Z变 化较小，但H-H距离增加，最后分子解离成原子。
单层
多层
可逆或不可逆
可逆
某些气体的液化潜热和最大物理吸附热
气体
H2 O2 N2 CO CO2 CH4 C2H4 C2H2 NH3 H2O Cl2
Q
0.92 6.69 5.61 6.02 25.1 9.12 14.64 24.01 23.26 44.22 18.41
(kJ/mol)
Qmax 8.4 20.9 20.9 25.1 37.7 20.9 33.5 37.7 37.7 58.6 35.6 (kJ/mol)
化学吸附
活化吸附：需要活化能而发生的化学吸附
非活化吸附：不需要活化能的化学吸附，如 氢在金属表面的解离。
催化剂表面上存在着不同种 类的吸附中心，由于这些中 心与吸附质形成不同的表面 络合物，因而有各自的吸附 位能曲线。
能产生两种化学吸附体系的位能曲线
P=101.3 kPa
H2在铁催化剂上的吸附等压线
五、吸附态和吸附化学键
吸附物种/吸附态决定催化反应的最终产物，即催化剂的选择性。 5.1 氢的吸附：通常是解离吸附（dissociative adsorption）
两个规律： 1、占有的分子轨道和占有的表面轨道之间的相互作用原 则上产生一个排斥作用。因为成键和反键的化学吸附轨道 两者都将使占据的。然而，如果反键轨道落在Fermi能级 轨道之上，这种排斥作用将会部分或者全部的被解除（如 CO在Rh金属上5轨道的相互作用）。 2、产生成键轨道的相互作用，它可能出现在Fermi能级之 上或之下。由于吸附分子所参与的LUMO轨道相对于分子 的原子间的相互作用是反键的，相应轨道的占据将导致分 子的解离。如果是部分的占据，则对分子和表面间的成键 贡献小，同时化学吸附分子内所涉及原子的相互作用减弱 （如CO在大多数VIII族金属上2*轨道的情况）。
某些气体的化学吸附热（kJ/mol）
气体 Ti Ta Nb W Cr Mo Mn Fe Co Ni Rh Pt
H2
188
188 167 71 134
117
O2
720
494 293
N2
586
CO 640
293 192 176
CO2 682 703 552 456 339 372 222 225 146 184