化学吸附ppt课件.ppt

第八章化学吸附ChemicalAdsorption,物理吸附与化学吸附的区别,吸-脱附动力学,分子在表面上的行为,吸附等温线,化学吸附机制,1,吸附,定义：,8-1引言,固体与气体接触，有的气体在固体表面发生弹性碰撞，弹回气相，有的发生非弹性碰撞，在固体表面滞留一段时间才返回气相。吸附就是滞留的结果。,分类：,根据吸附时作用力分,化学吸附ChemicalAdsorption,物理吸附PhysicalAdsorption,2,8-2物理吸附与化学吸附的区别,1、吸附作用力,2、吸附热,物理吸附Vanderwaals力(主要是色散力),化学吸附化学键,吸附是自发过程，,G0,吸附分子由三维空间变为二维，,S0,吸附热H,=G+TS0.01,化学吸附,较低,5,物理吸附,多,化学吸附,单,物理吸附,可逆,吸脱,7吸附层,8可逆性,例外：,多孔固体物理吸附形成一个吸附滞后环。,p/kPa,V/(kg/m2),p0,6,化学吸附,不可逆，吸、脱时吸附物发生了变化。,eg：,低压活性碳吸附氧，高温脱附出CO、CO2。,9影响因素,物理吸附:T,p,表面大小,化学吸附:T,p,表面大小,表面的微观结构,7,总之：物理吸附与化学吸附并不能完全截然分开，有时可能共同存在。,8-3活化吸附理论,用粉末吸附剂吸附气体的实验：,8-3-1吸附等压线,温度不同时，吸附热的数量级不同。,压力不变时，吸附量随温度的变化有最低点和最高点。,8,8-3-2Lennard-Jones势能图,T/K,V/(kg/m2),P,P+C,C,Langmuir认为：,Taylor认为：,存在两种不同类型的吸附,高温吸附需要活化能,9,吸附热q=Ed-Ea,10,两个最低点和两个最高点,可能存在两种不同类型的活化吸附,11,吸附热q=Ed-Ea,吸、脱附活化能的关系,12,表观吸附活化能的计算：,Arrhenius公式：,k1,k2T1,T2温度时的吸附速率常数,两温度下气体分子是吸附在同样的吸附位，且吸附键型相同;,(2)Ea与实验条件有关：低温时，1；表观Ea真实Ea。,13,(3)高温时,0；表观Ea真实Ea。,是T的函数,简单体系氢在碳上的吸附：,H1-H2,C1-C2,例:,14,C-C间距为3.5A0时,活化能最小为30kJ/mol,(1)C-C间距大，H2吸附前解离，故活化能大；,(2)C-C间距小,H1和C2,H2和C1间有斥力，活化能变大。,15,金刚石和石墨：,吸附不可能发生在相邻的碳原子上，而在六方型结构对顶角的一对碳原子上。,石墨最适宜距离2.84A0，计算值58kJ/mol,实验值92kJ/mol,金刚石最适宜距离2.8A0，计算值63kJ/mol,实验值58kJ/mol,16,8-4吸附与脱附动力学,8-4-1化学吸附速度研究的定性结果,化学吸附的确是活化的,eg:,17,为什么会出现慢过程？,1、气体吸附后会扩散溶解进入金属体相；,2、金属表面不均匀，活化能随覆盖度而；,3、吸附层的重排；,4、表面杂质的脱附；,5、若吸附的是氧，则很可能是氧化作用,氧化物与金属不同,18,8-4-2吸、脱附速度的定量描述,1设有p,m的气体，有分子运动论知：,分子撞在单位面积上的速度为,2活化了的分子才有可能被吸附，,活化分子数与e(-Ea/RT)成正比;,3以f()表示有效表面分数;,4碰撞成功的几率凝聚系数用i表示;,19,则化学吸附速度Ua为：,脱附速度Ud为：,Ud=Kf()e(-Ed/RT),一般情况，,f(),f(),最简单的情形，假设活化能与成直线：Ea=Ea0+Ed=Ed0-,20,又假设吸附是一位的，f()=1-,f()=；i、K与无关且0RT时，积分得：,=(b0p)RT/qmn0qm,与Freundlich公式V=Kp1/n有相同的形式,利用Clausius-Clapeyron公式：,得吸附热公式：,q=-qmln+qmln(n0qm),60,=(b0p)RT/qmn0qm,q