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文档简介
制作：陈纪岳第七节
固体表面对气体的吸附一.
固体表面对气体的吸附现象
吸附：气体分子（吸附质）自动地富集，停留在固体（吸
附剂）表面的现象
机制：物理吸附，化学吸附，或两者兼有化学吸附物理吸附吸附量：Γ
=
x
m
返回吸附质的质量或体积（
kg，mol，m
3）
吸附剂质量（
kg）
药学院物理化学教研室化学键力反应热有慢单层不易解吸Wander
walls力相当于相变热无快单层或多层易解吸吸附力吸附热选择性吸附速度吸附层吸附稳定性二.
吸附等温线
一定温度下，吸附量Γ与吸附质压力关系Γp/psI
型Γp/psII
型Γp/psⅢ型Γp/psⅣ型Γp/psV
型I
型：单分子层吸附
返回II—V型：多分子层吸附，较复杂
药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室返回三.
吸附等温式
主要有三种
1．Freundlish经验式，描述
I
型曲线K，(n>1)为经验常数1n
1Kp
n
xm=Γ
=线性式：1n
xmlnpln=
lnK
+返回三.
吸附等温式
2.
Langmuir等温式⎯⎯单分子吸附模型
假设：(1)
吸附为单分子层⎯⎯气体只在固体空白处吸附
(2)
固体表面均匀⎯⎯吸附时释放热相同
(3)
被吸附分子之间无作用力⎯⎯分子离开固体几率相等模型：
吸附
k0解吸
k1推导：复盖面积
总面积θ为复盖百分率
θ
=吸附速度=
k0(1–θ)
p解吸速度=
k1θ
药学院物理化学教研室k0⎛⎜
⎜b
=θ
===k1
+
k0p
k0
1+
bp
⎝Γ设Γm为饱和吸附量，则θ
=Γmbp⎟
⎟药学院物理化学教研室返回三.
吸附等温式推导：
θ为覆盖百分率复盖面积
总面积θ
=吸附速度=
k0(1–θ)
p解吸速度=
k1θ平衡时k0(1–θ)
p
=
k1θk0p
=
(k0p
+
k1)θ
pk11+
pk0
⎞k1
⎠Γm代入上式
k0p
k1
bp1+
bpΓ
=
Langmuir式=⋅+ΓΓmb
pΓm斜率
=截距
=药学院物理化学教研室返回三.
吸附等温式Langmuir式
Γmbp1+
bpΓ
=ΓP
很小P
很大
p1
1
1Γm斜率
=
1Γmb截距
=特点：
p很小时，1>>bp，Γ
=Γmbp
=
Kp
p很大时，1<<bp，Γ
=Γm线性关系式：
1
1
1
1
(1)
Γmb
Γm(2)
1Γmb⋅p
+
1Γm=pΓ药学院物理化学教研室返回三.
吸附等温式
例
0°C，活性炭3.002g吸附CO，数据如下，
求Freundlish和Langmuir的拟合公式。-9.98-10.89
-10.58
-10.37
-10.21
-10.09-11.49lnV
9.33
46.111.44
8.00
41.611.29
6.67
36.911.11
5.33
31.410.88
4.00
25.510.60
2.67
18.610.19
1.33
10.29.50p×10–4/Pa
V×106/m3
lnpFreundlish式：ln
V=0.7718lnp–18.79（r=0.9987）
即V=6.942×10–9p0.7718三.
吸附等温式
例
0°C，活性炭3.002g吸附CO，数据如下，
求Freundlish和Langmuir的拟合公式。-9.98-10.89
-10.58
-10.37
-10.21
-10.09-11.49lnV
9.33
46.111.44
8.00
41.611.29
6.67
36.911.11
5.33
31.410.88
4.00
25.510.60
2.67
18.610.19
1.33
10.29.50p×10–4/Pa
V×106/m3
lnp2.021.921.811.701.571.441.30
p/V10–9/Pa⋅m3
pV
1
1
斜率
9038
截距
1.198×109
斜率
9038
药学院物理化学教研室三.
吸附等温式
3.
BET吸附等温式⎯⎯多分子层吸附模型
由B.E.T三位科学家提出，可解释II~V型曲线，该理论在
Langmuir基础上，结合多分子层吸附进行推导，最后结果
1VmCC
−
1VmC=⋅p
/
ps
+
p
/
psV(1−
p
/
ps)P/ps：相对压力V：
吸附量（m3）Vm：
第一层饱和吸附量（m3）C：
与吸附热有关的常数C
−
1VmC式中，斜率
=
1VmC
截距
=返回Vm用于计算吸附剂比表面积
药学院物理化学教研室
1斜率
+
截距Vm
==
⎜
⎜⋅分子截面积⎟
⎟
/
m药学院物理化学教研室返回
1VmC截距
=Vm用于计算吸附剂比表面积三.
吸附等温式
3.
BET吸附等温式⎯⎯多分子层吸附模型
1
VmC总表面A
=
第一层饱和吸附总分子数×分子截面积⋅分子截面积=
L⋅pVm
RT
Am⎞⎠⎛
LpVm⎝
RT=a重药学院物理化学教研室返回三.
吸附等温式
例
0°C，1.876×10–3kg的某催化剂吸附丁烷，求其比表面积。
已知，丁烷分子截面积=
44.6×10–20
m2，
0°C时，ps
=
10.32×104
Pa。
p
/
ps
C
−
1
1解
线性回归：
VmC
VmC
p/ps
V(1−
p/ps)11.2910.629.728.136.344.602.49928.300.2422.35027.770.2282.08826.090.2021.66923.740.1121.19320.620.1160.75217.090.073
p(10-4Pa)V
(106m3)
p/ps×10−3
m–3
p
/
psV(1−
p
/
ps)⎛
LpVm⋅分子截面积⎟/m⎛
6.023×1023
×24.40×10−6
×101325=
⎜⎝−20
⎟⎠药学院物理化学教研室返回三.
吸附等温式
例
0°C，1.876×10–3kg的某催化剂吸附丁烷，求其比表面积。
已知，丁烷分子截面积=
44.6×10–20
m2，
0°C时，ps
=
10.32×104
Pa。
p/p
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