《固体表面的吸附》PPT课件
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固体表面的吸附课件
A、B两种气体均能被吸附，或被吸附的A分子在表面上发生反应生成的产物B 也能被吸附，分压pA、pB下，覆盖度为θA、θB。则有：
A分子的吸附速度： U1=K1pA（1-θA-θB） A分子的脱附速度： U2=K2θA
吸附平衡时
K1pA（1-θA-θB）=K2θA
K1
A
K p 2
(1 )
A
A
B
吸F附re剂u与nd吸li附c质h等的温相互吸作附用方。程怎；样建立吸附过程的数学模型、怎样
F进re行un吸d附lic过h程ad相s关or参pt数io的n 计iso算th？e通rm过a大l e量q实ua验ti研on究，得到如下三种
等多温分吸附子方层程吸。附理论——BET吸附等温方程
Multi-layer adsorption theory—BET adsorption isothermal
equation
1. Monolayer adsorption theory—Langmuir方程
处理 Langmuir等 温式三类理论
①动力学路线(Dynamics line)—分子被吸附在固定吸附 位上，忽略吸附剂表面的吸引与排斥
②热力学路线(Thermodynamics line)—吸附分子是两维流 体，要考虑被吸附分子间水平面相互吸引力
吸附质：被吸附的物质。吸附质可以是气体或液体。
吸附剂：能吸附别的物质的物质。吸附剂为固体且常为多孔性固体。
2.吸附现象的本质
气体与固体接触有三种情况
✓化学反应，如水气与CuSO4，得到CuSO4·H2O、CuSO4·3H2O和CuSO4·5H2O等；
CaCl2吸水也是化学反应，形成了水合物。
✓吸收，如H2与Pd，此过程在本质上与溶解一样； ✓吸附
环境工程原理第八章吸附ppt课件
第二节 吸附剂
(2)降低压力
压力高，吸附进行得快，
脱附进行得慢。当压力降低时，脱附现象开始显著。所以操作压力
降低后，被吸附的物质就会脱离吸附剂表面返回气相。有时为了脱
附彻底，甚至采用抽真空的办法。
这种改变压力的再生操作，在变压吸附中广为应用。如吸附
分离高纯度氢，先是在 1.37～4.12 MPa压力下吸附，然后在常压
一、吸附分离操作的分类
• 按作用力性质分类：分物理吸附和化学吸附 • 物理吸附：吸附质分子与吸附剂表面分子间存在的范德华力
所引起的，也称为范德华吸附。 • 吸附热较小（放热过程，吸附热在数值上与冷凝热相当），
可在低温下进行； • 过程是可逆的，易解吸； • 相对没有选择性，可吸附多种吸附质； • 分子量越大，分子引力越大，吸附量越大； • 可形成单分子吸附层或多分子吸附层 。
下脱附，从而可得到高纯度氢，吸附剂也得到再生。
变压吸附 ——根据系统操作压力变化不同，变压吸附循环可
以是常压吸附、真空解吸，加压吸附、常压解吸，加压吸附、真空
解吸等几种方法。
第二节 吸附剂
(3) 通气吹扫 通入吸附剂床层，进行吹扫，以降低吸附剂上的吸附质分 压，从而达到脱附。当吹扫气的量一定时，脱附物质的量 取决于该操作温度和总压下的平衡关系。
第二节 吸附剂
四、吸附剂选择的影响因素
如何选择适宜的吸附剂？ ——需要根据被分离对象、分离条件和吸附剂本身的特点 确定 ——需要进行试验研究
第二节 吸附剂
(1)将超细活性炭微粒加入增稠剂后与纤维混纺制成单丝， 或用热熔法将活性炭粘附于有机纤维或玻璃纤维上，也可 以与纸浆混粘制成活性炭纸。
(2)以人造丝或合成纤维为原料，与制备活性炭一样经过炭 化和活化两个阶段，加工成具有一定比表面积和一定孔分 布结构的活性炭纤维。
第四章表面吸附PPT课件
理吸附范德瓦力的作用距离短，位阱Ec更深也更靠近表面。 位阱的位置zc就是被分解的原子化学吸附的位置（l～3埃）
们的平均停留时间(或称吸附时间)是，则表面上吸附气体分子的密度(即单位表
面积的吸附量)为
④ 固体表面上能够吸附大量气体—意义
v
尽可能除去表面吸附分子或抑制其逸回空间——获得尽量高的真空
干净表面上吸附大量气体分子的能精力选—p—pt课作件为2重02要1 的抽气手段。
2
由于表面上的吸附量与气相分子密度直接有关——利用吸附现象测量真空度。
度是不可逆的；
精选ppt课件2021
3
表面吸附
❖ 吸附现象 — 描述术语 用吸附热、吸附量、表面覆盖度、平
均吸附时间、表面形成单分子层时间、吸附速率等进行描述或表征
吸附热 吸附过程中，由于气体分子势能减少会放出热量，固体表面吸附1mol气
体所放出的热量称为“吸附热”，单位为J／mol；
吸附量 固体表面单位面积上吸附气体的数量称为吸附量，用分子数／cm2等表示；
沸点 K 194.7 90.2 87.4 81.9 77.4 20.4 4.2
① qp的数值一般不超过几个千卡/克分子，qp10千卡/克分子就是物理吸附； ② 沸点愈高的气体，qp愈大，更易于被物理吸附；只有在温度足够低的情况下，低沸
点的气体才可能较显著的物理吸附；
③ 各个晶面的结构不同，各晶面与吸附分子之间有不同的作用力，相应的吸附热qp也
化学吸附
① 比范德瓦力强得多，但作用距离较小—与化合物中原子之间的作用力相似；
② 在化学吸附的过程中将会发生气体分子与表面原子之间的电子转移或者分子被离解
成原子(或自由基)，被化学键束缚在表面上—化学吸附相当于表面化学反应； ③ 温度和压力对化学吸附也有明显的影响—化学吸附过程对压力是可逆的，对温
们的平均停留时间(或称吸附时间)是，则表面上吸附气体分子的密度(即单位表
面积的吸附量)为
④ 固体表面上能够吸附大量气体—意义
v
尽可能除去表面吸附分子或抑制其逸回空间——获得尽量高的真空
干净表面上吸附大量气体分子的能精力选—p—pt课作件为2重02要1 的抽气手段。
2
由于表面上的吸附量与气相分子密度直接有关——利用吸附现象测量真空度。
度是不可逆的；
精选ppt课件2021
3
表面吸附
❖ 吸附现象 — 描述术语 用吸附热、吸附量、表面覆盖度、平
均吸附时间、表面形成单分子层时间、吸附速率等进行描述或表征
吸附热 吸附过程中，由于气体分子势能减少会放出热量，固体表面吸附1mol气
体所放出的热量称为“吸附热”，单位为J／mol；
吸附量 固体表面单位面积上吸附气体的数量称为吸附量，用分子数／cm2等表示；
沸点 K 194.7 90.2 87.4 81.9 77.4 20.4 4.2
① qp的数值一般不超过几个千卡/克分子，qp10千卡/克分子就是物理吸附； ② 沸点愈高的气体，qp愈大，更易于被物理吸附；只有在温度足够低的情况下，低沸
点的气体才可能较显著的物理吸附；
③ 各个晶面的结构不同，各晶面与吸附分子之间有不同的作用力，相应的吸附热qp也
化学吸附
① 比范德瓦力强得多，但作用距离较小—与化合物中原子之间的作用力相似；
② 在化学吸附的过程中将会发生气体分子与表面原子之间的电子转移或者分子被离解
成原子(或自由基)，被化学键束缚在表面上—化学吸附相当于表面化学反应； ③ 温度和压力对化学吸附也有明显的影响—化学吸附过程对压力是可逆的，对温
第四课表面吸附ppt课件
本节课的主要内容
• 物理吸附 • 化学吸附 • 吸附诱导的功函数变化 • 吸附基本理论 • 实例：水在固体表面的吸附
E. G. Wang
吸附作用是固体表面最重要的特征之一。被吸附的 分子称为吸附物，固体作为吸附剂。
在吸附过程中，一些能量较高的吸附分子，可能克 服吸附势的束缚而脱离固体表面，称为“脱附”。当吸 附与脱附达到动态平衡时，固体表面保存着一定数量的 相对稳定的吸附分子，这种吸附称为平衡吸附。
吸附的基本理论，多建立在平衡吸附的基础上。吸 附作用包括物理吸附和化学吸附两种类型。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
表面吸附的一般描述
Physisorption
One-dimensional potential energy diagrams
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
上一课提示：
• 凝胶模型 • 近自由电子近似 • 紧束缚近似 • 镜像态 • 实例1：贵金属表面态 • 实例2：半导体表面态 • 实例3：拓扑绝缘体表面态 • 实例4：高温超导体表面态
表面上物理吸附的He原子
吸附能：10-100meV 吸附高度：3-10 Å 低温下才能观察到物理吸附！
基于凝胶模型的计算结果
E. G. Wang
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
化学吸附
• 吸附物和表面之间形成了化学键。 • 吸附物的电子结构发生了明显的改变。 • 吸附物和表面之间有电荷转移。 • 吸附物有可能产生结构变化，比如分解。
5气体在固体表面的吸附ppt课件
化学吸附
物理吸附
❖ 物理吸附对于化学吸附有重要意义。如果不存在物 理吸附，则化学吸附的活化能等于X2的解离能，但 若先发生物理吸附，则将沿着能量低得多的途径接 近固体表面，然后在曲线PP’和曲线CC’的交叉点 O上由物理吸附转为化学吸附。交叉点O的高度是化 学吸附的活化能Ea。显然E比X2的解离能D小得多。
❖ ②固体表面是均匀的。多层吸附中，各层都 存在吸附平衡，此时吸附速率和脱附速率相 等，不必上层吸附满了才吸附下层。
❖ ③除第一层以外，其余各层的吸附热等于吸 附质的液化热。
❖ ④各吸附层中，吸附质在同一层上无相互作 用。
❖ 根据以上假设，推导了BET吸附等温式。
Vp0p1 Vm C C p1)(p/p0
❖ BET理论成功地解释了吸附等温线中的I、Ⅱ、 Ⅲ三种类型。
❖ 当吸附层n=1时，式(7-28)可以简化成 Langmuir形式，即可描述I型吸附等温线。
❖ 当n>1时，随着C值的不同，而有不同的等温 线。
❖ 若q1>q2，是III型吸附等温线。
类型
❖ 大量实验结果表明，许多吸附体系其相对压力p/p0在0.05～ 0.35范围内实验结果都符合BET吸附等温式。这是因为相对 压力在此范围内，相当于θ=0.5～1.5，表观上能满足BET理 论的假设。
❖ 在达到吸附平衡条件下，单位质量的吸附剂所吸附 气体的物质的量x或换算成气体在标准状态下所占的 体积V，称为吸附量，以a表示
a x 或aV
❖
m
m
❖ 式中，m为吸附剂的质量。
❖ 吸附量与吸附剂和吸附质的本性、温度及达到吸附 平衡时吸附质的分压等。因此可有不同的表示方法。
❖ (2)吸附曲线 （Adsorption Curve）
固体表面吸附优秀课件
Γ p1 p2 p3
(c) 吸附等量线
p Γ1 Γ2Γ3
T
T
（5） 物理吸附和化学吸附 Physical adsorption and chemical adsorption
物理吸附和化学吸附的比较
物理吸附
吸附力 范德华力 吸附热 较小(～液化热) 选择性 无选择性 稳定性 不稳定,易解吸 分子层 单分子层或多分子层
In general
ΔHa< 0
T↑ ， a↓， Γ↓
p
T
(lTnp) RHT2a' Ha' :adsorphtieoaanttconstaam ntoun
Ha Ha'
(d) Other situations ① Dissociation of adsorbate
A2 + 2S = 2AS
kap(1)2kd2
(即固体表面全部铺满一层气体分子时的吸量)
Γ Γmax
p
(b) 方程式可改写为: pp1 orppp m am V Vm am V
P/V
p 以p/Γ(或p/V)对p作图,可求Γmax(Vmax) 和a.
(ca )ka/kbf(T)
lna ( T )p
RHT2a
ΔHa : 等压吸附热(adsorption heat at constant pressure)
吸附速率： rakap(1)
p ：被吸附气体的压力 θ：表面覆盖率(fraction of the surface covered) 1- θ: 表面空白率(fraction of the surface vacancy)
脱附速率： rd kd
aet quim librra iu rd
(c) 吸附等量线
p Γ1 Γ2Γ3
T
T
（5） 物理吸附和化学吸附 Physical adsorption and chemical adsorption
物理吸附和化学吸附的比较
物理吸附
吸附力 范德华力 吸附热 较小(～液化热) 选择性 无选择性 稳定性 不稳定,易解吸 分子层 单分子层或多分子层
In general
ΔHa< 0
T↑ ， a↓， Γ↓
p
T
(lTnp) RHT2a' Ha' :adsorphtieoaanttconstaam ntoun
Ha Ha'
(d) Other situations ① Dissociation of adsorbate
A2 + 2S = 2AS
kap(1)2kd2
(即固体表面全部铺满一层气体分子时的吸量)
Γ Γmax
p
(b) 方程式可改写为: pp1 orppp m am V Vm am V
P/V
p 以p/Γ(或p/V)对p作图,可求Γmax(Vmax) 和a.
(ca )ka/kbf(T)
lna ( T )p
RHT2a
ΔHa : 等压吸附热(adsorption heat at constant pressure)
吸附速率： rakap(1)
p ：被吸附气体的压力 θ：表面覆盖率(fraction of the surface covered) 1- θ: 表面空白率(fraction of the surface vacancy)
脱附速率： rd kd
aet quim librra iu rd
【精品课件】固体表面的吸附
吸附等压线不是用实验直接 测量的，而是在实验测定等温线 的基础上画出来的。
第八章.固体表面的吸附
吸附剂和吸附质 吸附量的表示 吸附量与温度、压力的关系 吸附等温线的类型 毛细凝聚现象 研究气体吸附实验的方法
静态法 （重量法、容量法）
动态法
固体表面的吸附
吸附等温线 吸附等压线 吸附等量线 Langmuir吸附等温式 Freundlich吸附等温式 BET吸附等温式
物理吸附 化学吸附 物理吸附向化学吸附 的转变 吸附热
8.1 吸附剂和吸附质(adsorbent,adsorbate)
当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为 吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。
常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。 为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮 气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。
8.32 吸附量的表示
吸附量通常有两种表示方法： (1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。
分析吸附后出口气的成分或分析用惰性气体洗下的 被吸附气体的成分，从自动记录仪或与之联结的微处理 机处理的结果，就可以得到吸附量与压力的关系、吸附 等附 量与比压之间的关系曲线称为 吸附等温线。
纵坐标是吸附量，横坐标 是比压p/ps，p是吸附质蒸汽的 平衡压力， ps是吸附温度时 吸附质的饱和蒸汽压。 通常将比压控制在0.3以下，防止毛细凝聚而使结果偏 高。
(Ⅲ)这种类型较少见。 当吸附剂和吸附质相 互作用很弱时会出现 这种等温线，如352K 时，Br2在硅胶上的吸 附。
吸附等温线的类型
(Ⅳ)多孔吸附剂发生多 分子层吸附时会有这种 等温线。在比压较高时， 有毛细凝聚现象。例如 在323K时，苯在氧化铁 凝胶上的吸附属于这种 类型。
吸附等温线的类型
(Ⅴ)发生多分子层吸 附，有毛细凝聚现象。 例如373K时，水汽在 活性炭上的吸附属于 这种类型。
第八章.固体表面的吸附
吸附剂和吸附质 吸附量的表示 吸附量与温度、压力的关系 吸附等温线的类型 毛细凝聚现象 研究气体吸附实验的方法
静态法 （重量法、容量法）
动态法
固体表面的吸附
吸附等温线 吸附等压线 吸附等量线 Langmuir吸附等温式 Freundlich吸附等温式 BET吸附等温式
物理吸附 化学吸附 物理吸附向化学吸附 的转变 吸附热
8.1 吸附剂和吸附质(adsorbent,adsorbate)
当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为 吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。
常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。 为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮 气、水蒸气、苯或环己烷的蒸汽等。
8.32 吸附量的表示
吸附量通常有两种表示方法： (1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。
分析吸附后出口气的成分或分析用惰性气体洗下的 被吸附气体的成分，从自动记录仪或与之联结的微处理 机处理的结果，就可以得到吸附量与压力的关系、吸附 等附 量与比压之间的关系曲线称为 吸附等温线。
纵坐标是吸附量，横坐标 是比压p/ps，p是吸附质蒸汽的 平衡压力， ps是吸附温度时 吸附质的饱和蒸汽压。 通常将比压控制在0.3以下，防止毛细凝聚而使结果偏 高。
(Ⅲ)这种类型较少见。 当吸附剂和吸附质相 互作用很弱时会出现 这种等温线，如352K 时，Br2在硅胶上的吸 附。
吸附等温线的类型
(Ⅳ)多孔吸附剂发生多 分子层吸附时会有这种 等温线。在比压较高时， 有毛细凝聚现象。例如 在323K时，苯在氧化铁 凝胶上的吸附属于这种 类型。
吸附等温线的类型
(Ⅴ)发生多分子层吸 附，有毛细凝聚现象。 例如373K时，水汽在 活性炭上的吸附属于 这种类型。
5气体在固体表面的吸附
Langmuir在1916年第一个发表了关于气体在固体表 面上吸附的理论，并推导出单分子层吸附等温式。
Langmuir的基本假设：
气体在固体表面上的吸附是单分子层的。因此只有当气 体分子碰到固体的空白表面时才能被吸附，如果碰到已 被吸附的气体分子上则不发生吸附。后者的碰撞是弹性 碰撞，前者是非弹性碰撞。
固体分子几乎是不可动的，固体的表面难以变形，保持它在表面形
成时的形态，表现出表面凸凹不平。即使经过抛光的，看似平滑的 固体表面，经放大后观察，仍是凸凹不平的。
固体表面的不完整性
实验证明，几乎所有的晶体及其表面都会因为多种原因而呈现不完 整性。晶体表面的不完整性主要有表面点缺陷、非化学比及位错等。
2019/9/22
表面化学
5
5.2.2固体的表面应力与表面张力 使固体新表面上的分子(或原子)维持在未形成
新表面前的位置上，单位长度所受到的力称 为表面应力，或称为拉伸应力。
固体的表面张力是新产生的两个固体表面的 表面应力的平均值。
s12/2
式中，τ1和τ2为两个新表面的表面应力，通常
2019/9/22
表面化学
8
5.2.4 固体表面的吸附、吸收与吸着 固体表面的吸附作用是表面能存在所引起的
一种普遍存在的现象。因为固体不能像液体 那样改变表面形状、缩小表面积、降低表面 能，但可利用表面分子的剩余力场来捕捉气 相或液相中的分子，降低表面能以达到相对 稳定状态。
吸附作用使固体表面能降低，是自发过程， 因而难以获得真正干净的固体表面。
2019/9/22
表面化学
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To BET
5.4.1 Henry吸附等温式 当吸附量V和平衡压力p满足过原点直线关系时，吸
Langmuir的基本假设：
气体在固体表面上的吸附是单分子层的。因此只有当气 体分子碰到固体的空白表面时才能被吸附，如果碰到已 被吸附的气体分子上则不发生吸附。后者的碰撞是弹性 碰撞，前者是非弹性碰撞。
固体分子几乎是不可动的，固体的表面难以变形，保持它在表面形
成时的形态，表现出表面凸凹不平。即使经过抛光的，看似平滑的 固体表面，经放大后观察，仍是凸凹不平的。
固体表面的不完整性
实验证明，几乎所有的晶体及其表面都会因为多种原因而呈现不完 整性。晶体表面的不完整性主要有表面点缺陷、非化学比及位错等。
2019/9/22
表面化学
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5.2.2固体的表面应力与表面张力 使固体新表面上的分子(或原子)维持在未形成
新表面前的位置上，单位长度所受到的力称 为表面应力，或称为拉伸应力。
固体的表面张力是新产生的两个固体表面的 表面应力的平均值。
s12/2
式中，τ1和τ2为两个新表面的表面应力，通常
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表面化学
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5.2.4 固体表面的吸附、吸收与吸着 固体表面的吸附作用是表面能存在所引起的
一种普遍存在的现象。因为固体不能像液体 那样改变表面形状、缩小表面积、降低表面 能，但可利用表面分子的剩余力场来捕捉气 相或液相中的分子，降低表面能以达到相对 稳定状态。
吸附作用使固体表面能降低，是自发过程， 因而难以获得真正干净的固体表面。
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表面化学
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To BET
5.4.1 Henry吸附等温式 当吸附量V和平衡压力p满足过原点直线关系时，吸
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2021/3/17
8.6 研究气体吸附实验的方法
比表面，孔容和孔分布是多孔催化剂和吸附剂的重要参数，这些参数通常可 以从吸附实验得到。常用的测定方法分为静态法和动态法两大类，在静态法中又 可分为重量法和容量法两种。
在测定固体的吸附量之前，必须将固体表面原有吸附的气体和蒸汽脱附。脱 附过程一般在加热和真空的条件下进行，真空度在0.01Pa以下脱附2小时，加热的 温度根据吸附剂的性质而定，防止温度太高而影响吸附剂的结构。
2称为S型等温线。吸附剂孔径 大小不一，发生多分子层吸附。在 比压接近1时，发生毛细管和孔凝现 象。
2021/3/17
吸附等温线的类型
(Ⅲ)这种类型较少见。当吸附剂和 吸附质相互作用很弱时会出现这种 等温线，如352K时，Br2在硅胶上 的吸附。
2021/3/17
2021/3/17
吸附等温线
保持温度不变，显示吸附量与比压之间的 关系曲线称为吸附等温线。
纵坐标是吸附量，横坐标是比压p/ps，p是 吸附质蒸汽的平衡压力， ps是吸附温度时吸附 质的饱和蒸汽压。
通常将比压控制在0.3以下，防止毛细凝聚而使结果偏高。
2021/3/17
吸附等温线
样品脱附后，设定一个温度，如253 K，控 制吸附质不同的压力，根据石英弹簧的伸长可 以计算出相应的吸附量，就可以画出一根253 K 时的吸附等温线，如图所示。
2021/3/17
8.4吸附等温线的类型
从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之 间的相互作用等有关信息。
常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/ps称为比压，ps是吸附质在该温 度时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力)
2021/3/17
吸附等温线的类型
(Ⅰ)在2.5nm以下微孔吸附剂上的 吸附等温线属于这种类型。例如 78K时N2在活性炭上的吸附及水和 苯蒸汽在分子筛上的吸附。
2021/3/17
毛细凝聚现象
根据Kelvin公式，凹面上的蒸汽压比平面上 小，所以在小于饱和蒸汽压时，凹面上已达饱和 而发生凝聚，这就是毛细凝聚现象。在测量固体 比表面时，采用低压，因为发生毛细凝聚后会使 结果偏高。
继续增加压力，凝聚液体增多，当达到图(b) 中的b线处，液面成平面，这时的吸附等温线如CD 线所示。
2021/3/17
重量法测定气体吸附
2021/3/17
容量法测定气体吸附
实验装置如图所示，预先将吸附质气体或蒸汽装在贮气瓶4中，整个吸附系统和 量气管的体积都经过精确校正。
将一定量的吸附剂装入样品管1 中，加热、真空脱附，然后放在恒温 缸中关上活塞。
2021/3/17
容量法测定气体吸附
2021/3/17
2021/3/17
重量法测定气体吸附
实验装置如图。将吸附剂放在样品盘3中，吸附质 放在样品管4中。首先加热炉子6，并使体系与真空装置 相接。到达预定温度和真空度后，保持2小时，脱附完 毕，记下石英弹簧2下面某一端点的读数。
根据加样前后该端点读数的变化，可知道加样品后石 英弹簧的伸长，从而算出脱附后净样品的质量。
容量法测定气体吸附
从贮气瓶4中放出一定量气体，用 压力计读出压力；再打开样品管活塞， 达吸附平衡后再读取压力。
从压差的变化，用气体状态方程可计算吸附量。用量气管中水银液面的升降， 调节系统中的压力和体积，可得到不同压力下的吸附量，从而可绘出吸附等温线。
2021/3/17
动态法吸附实验
用气相色谱动 态法研究气体或 蒸汽的吸附，既 快速又准确。实 验装置如示意图 所示。
第八章.固体表面的吸附
吸附剂和吸附质 吸附量的表示 吸附量与温度、压力的关系 吸附等温线的类型 毛细凝聚现象 研究气体吸附实验的方法
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静态法 （重量法、容量法）
动态法
固体表面的吸附
吸附等温线 吸附等压线 吸附等量线 Langmuir吸附等温式 Freundlich吸附等温式 BET吸附等温式
吸附等温线的类型
(Ⅳ)多孔吸附剂发生多分子层吸附时 会有这种等温线。在比压较高时，有 毛细凝聚现象。例如在323K时，苯在 氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。
2021/3/17
吸附等温线的类型
(Ⅴ)发生多分子层吸附，有毛细凝 聚现象。例如373K时，水汽在活性 炭上的吸附属于这种类型。
2021/3/17
2021/3/17
动态法吸附实验
将活化好的吸附剂装在吸附柱6中，将作 为载气的惰性气体N2或He与适量的吸附质蒸 汽混合通过吸附柱。
分析吸附后出口气的成分或分析用惰性气体洗下的被吸附气体的成分，从自动记录 仪或与之联结的微处理机处理的结果，就可以得到吸附量与压力的关系、吸附等温线、 比表面、孔分布等有用信息。
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8.32 吸附量的表示
吸附量通常有两种表示方法： (1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。
q V / m 单位：m3 g-1
体积要换算成标准状况(STP) (2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。
q n / m 单位：mol g-1
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8.3 吸附量与温度、压力的关系
对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附 质压力的函数，即：
q f (T, p)
通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：
(1)T=常数，q = f (p)，得吸附等温线。 (2)p=常数，q = f (T)，得吸附等压线。 (3)q=常数，p = f (T)，得吸附等量线。
物理吸附 化学吸附 物理吸附向化学吸附的转变
吸附热
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8.1 吸附剂和吸附质(adsorbent,adsorbate)
当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸 附质。
常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。 为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸 汽等。
8.5 毛细凝聚现象
设吸附剂的孔为一端开口半径为R'的圆筒， R'的 大小属于中孔范围，可以应用Kelvin公式。设液体能 完全润湿孔壁，这样所得的吸附等温线如图(a)所示。
AB线段代表低压下的吸附，当压力达到折点处，发 生毛细凝聚，即蒸汽变成液体在毛细管中凝聚，吸附 量迅速增加。
这是因为液体能润湿固体，在孔中液面呈弯月形，如 图(b)所示。
8.6 研究气体吸附实验的方法
比表面，孔容和孔分布是多孔催化剂和吸附剂的重要参数，这些参数通常可 以从吸附实验得到。常用的测定方法分为静态法和动态法两大类，在静态法中又 可分为重量法和容量法两种。
在测定固体的吸附量之前，必须将固体表面原有吸附的气体和蒸汽脱附。脱 附过程一般在加热和真空的条件下进行，真空度在0.01Pa以下脱附2小时，加热的 温度根据吸附剂的性质而定，防止温度太高而影响吸附剂的结构。
2称为S型等温线。吸附剂孔径 大小不一，发生多分子层吸附。在 比压接近1时，发生毛细管和孔凝现 象。
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吸附等温线的类型
(Ⅲ)这种类型较少见。当吸附剂和 吸附质相互作用很弱时会出现这种 等温线，如352K时，Br2在硅胶上 的吸附。
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吸附等温线
保持温度不变，显示吸附量与比压之间的 关系曲线称为吸附等温线。
纵坐标是吸附量，横坐标是比压p/ps，p是 吸附质蒸汽的平衡压力， ps是吸附温度时吸附 质的饱和蒸汽压。
通常将比压控制在0.3以下，防止毛细凝聚而使结果偏高。
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吸附等温线
样品脱附后，设定一个温度，如253 K，控 制吸附质不同的压力，根据石英弹簧的伸长可 以计算出相应的吸附量，就可以画出一根253 K 时的吸附等温线，如图所示。
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8.4吸附等温线的类型
从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之 间的相互作用等有关信息。
常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/ps称为比压，ps是吸附质在该温 度时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力)
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吸附等温线的类型
(Ⅰ)在2.5nm以下微孔吸附剂上的 吸附等温线属于这种类型。例如 78K时N2在活性炭上的吸附及水和 苯蒸汽在分子筛上的吸附。
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毛细凝聚现象
根据Kelvin公式，凹面上的蒸汽压比平面上 小，所以在小于饱和蒸汽压时，凹面上已达饱和 而发生凝聚，这就是毛细凝聚现象。在测量固体 比表面时，采用低压，因为发生毛细凝聚后会使 结果偏高。
继续增加压力，凝聚液体增多，当达到图(b) 中的b线处，液面成平面，这时的吸附等温线如CD 线所示。
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重量法测定气体吸附
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容量法测定气体吸附
实验装置如图所示，预先将吸附质气体或蒸汽装在贮气瓶4中，整个吸附系统和 量气管的体积都经过精确校正。
将一定量的吸附剂装入样品管1 中，加热、真空脱附，然后放在恒温 缸中关上活塞。
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容量法测定气体吸附
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重量法测定气体吸附
实验装置如图。将吸附剂放在样品盘3中，吸附质 放在样品管4中。首先加热炉子6，并使体系与真空装置 相接。到达预定温度和真空度后，保持2小时，脱附完 毕，记下石英弹簧2下面某一端点的读数。
根据加样前后该端点读数的变化，可知道加样品后石 英弹簧的伸长，从而算出脱附后净样品的质量。
容量法测定气体吸附
从贮气瓶4中放出一定量气体，用 压力计读出压力；再打开样品管活塞， 达吸附平衡后再读取压力。
从压差的变化，用气体状态方程可计算吸附量。用量气管中水银液面的升降， 调节系统中的压力和体积，可得到不同压力下的吸附量，从而可绘出吸附等温线。
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动态法吸附实验
用气相色谱动 态法研究气体或 蒸汽的吸附，既 快速又准确。实 验装置如示意图 所示。
第八章.固体表面的吸附
吸附剂和吸附质 吸附量的表示 吸附量与温度、压力的关系 吸附等温线的类型 毛细凝聚现象 研究气体吸附实验的方法
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静态法 （重量法、容量法）
动态法
固体表面的吸附
吸附等温线 吸附等压线 吸附等量线 Langmuir吸附等温式 Freundlich吸附等温式 BET吸附等温式
吸附等温线的类型
(Ⅳ)多孔吸附剂发生多分子层吸附时 会有这种等温线。在比压较高时，有 毛细凝聚现象。例如在323K时，苯在 氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。
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吸附等温线的类型
(Ⅴ)发生多分子层吸附，有毛细凝 聚现象。例如373K时，水汽在活性 炭上的吸附属于这种类型。
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动态法吸附实验
将活化好的吸附剂装在吸附柱6中，将作 为载气的惰性气体N2或He与适量的吸附质蒸 汽混合通过吸附柱。
分析吸附后出口气的成分或分析用惰性气体洗下的被吸附气体的成分，从自动记录 仪或与之联结的微处理机处理的结果，就可以得到吸附量与压力的关系、吸附等温线、 比表面、孔分布等有用信息。
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8.32 吸附量的表示
吸附量通常有两种表示方法： (1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。
q V / m 单位：m3 g-1
体积要换算成标准状况(STP) (2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。
q n / m 单位：mol g-1
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8.3 吸附量与温度、压力的关系
对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附 质压力的函数，即：
q f (T, p)
通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：
(1)T=常数，q = f (p)，得吸附等温线。 (2)p=常数，q = f (T)，得吸附等压线。 (3)q=常数，p = f (T)，得吸附等量线。
物理吸附 化学吸附 物理吸附向化学吸附的转变
吸附热
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8.1 吸附剂和吸附质(adsorbent,adsorbate)
当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸 附质。
常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。 为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸 汽等。
8.5 毛细凝聚现象
设吸附剂的孔为一端开口半径为R'的圆筒， R'的 大小属于中孔范围，可以应用Kelvin公式。设液体能 完全润湿孔壁，这样所得的吸附等温线如图(a)所示。
AB线段代表低压下的吸附，当压力达到折点处，发 生毛细凝聚，即蒸汽变成液体在毛细管中凝聚，吸附 量迅速增加。
这是因为液体能润湿固体，在孔中液面呈弯月形，如 图(b)所示。