第15章 界面现象

1、扩展篇扩展篇 扩展篇将前面几篇总结的知识扩展篇将前面几篇总结的知识,扩展并应用扩展并应用于界面现象、电解质溶液、电化学反应以及胶于界面现象、电解质溶液、电化学反应以及胶体系统，综合讨论这些系统的相平衡、化学平体系统，综合讨论这些系统的相平衡、化学平衡、传递速率和反应速率的规律。衡、传递速率和反应速率的规律。返回首页III. 界面速率过程界面速率过程15.12 动态界面张力动态界面张力15.13 表面膜中的化学反应表面膜中的化学反应15.14 多相催化作用多相催化作用15.15 多相催化动力学多相催化动力学多相系统的各多相系统的各相之间存在着界面。相之间存在着界面。两相之间两相之间存在一个厚度为

2、纳存在一个厚度为纳米级的界面层。米级的界面层。常将界面层（区别于常将界面层（区别于体相体相）单独处理为一）单独处理为一个相个相界面相。界面相。描述体相的状态函数描述体相的状态函数T,p,V和和ni(i=1K) T,p和和xi（bi，ci） 描述界面相的状态函数描述界面相的状态函数T, ，As和和 (i=1K) T, 和和)( in)( i返回首页与界面有关的各种物理和化学现象的总称。与界面有关的各种物理和化学现象的总称。界面热力学。界面热力学。 界面动力学和吸附动力学。界面动力学和吸附动力学。 表面层的结构和分子形态。表面层的结构和分子形态。吸附吸附 分离；如用活性炭脱除有机物等。分离；如用活

3、性炭脱除有机物等。多相催化多相催化 在气相或液相中使用固体催化剂加速反应。在气相或液相中使用固体催化剂加速反应。表面膜表面膜 双层膜或囊泡，双层膜或囊泡，LB膜、单分子膜。膜、单分子膜。新相生成新相生成 晶核生成、晶体生长与亚稳现象。晶核生成、晶体生长与亚稳现象。泡沫和乳状液泡沫和乳状液 发泡与消泡。发泡与消泡。摩擦与润滑摩擦与润滑去垢去垢 洗涤剂的选用。洗涤剂的选用。选矿选矿 浮选。浮选。返回首页 能显著地降低界面张力和改变界面状态的物质。能显著地降低界面张力和改变界面状态的物质。 分子中同时含有亲水的极性基团和憎水的非极性分子中同时含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或环，通常存在于两相界

4、面上。碳链或环，通常存在于两相界面上。 分子通过聚集、定向排列、自组装形成一定的有分子通过聚集、定向排列、自组装形成一定的有序聚集体。序聚集体。CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO-ONa+亲水头基亲水头基憎水尾链憎水尾链反离子反离子 表面活性剂分子结构表面活性剂分子结构与聚集体结构关系与聚集体结构关系排列参数排列参数g = V/a0lV: 憎水尾链和共溶剂所占有憎水尾链和共溶剂所占有的体积的体积 ，a0 : 亲水头基的截面面积，亲水头基的截面面积，l : 憎水尾链憎水尾链CH基的长度。基的长度。其中其中213131 12111 Va0l返回首页表面活性

5、剂分子在达到表面活性剂分子在达到临界胶束浓度后可自发临界胶束浓度后可自发地形成棒状胶束或者反地形成棒状胶束或者反胶束。这些各向异性的胶束。这些各向异性的结构作为软模板可合成结构作为软模板可合成纳米线。如纳米金、纳纳米线。如纳米金、纳米银。米银。表面活性剂单体表面活性剂单体表面活性剂胶束表面活性剂胶束金属离子定金属离子定向还原生长向还原生长纳米金属线纳米金属线聚集聚集加入加入金属金属离子离子除去除去表面表面活性活性剂剂 a 以偶联以偶联表面活表面活性剂为性剂为模板制模板制备的银备的银纳米线纳米线胶体化学制备纳米材料胶体化学制备纳米材料界面层中的张力界面层中的张力 界面界面可看作一张绷紧的弹性可看

6、作一张绷紧的弹性薄膜，其中存在着使薄薄膜，其中存在着使薄膜面积减小的收缩张力。膜面积减小的收缩张力。它在界面中处处存在，它在界面中处处存在，在边缘处则可以明确表在边缘处则可以明确表示。示。 返回首页界面中的张力界面中的张力界面张力与界面功界面张力与界面功界面中单位长度的收缩张力界面中单位长度的收缩张力(单位为单位为Nm-1或或Jm-2)；它沿界面的切线方向作用于边缘上，并垂直于；它沿界面的切线方向作用于边缘上，并垂直于边缘。边缘。返回首页lf 2 sRd -dAW sRdd2ddAxlxfW t / H2O C6H5NO2 C6H6 CH3COOH CCl4 C2H5OH 0 0.07564

7、0.0464 0.0316 0.0295 0.0292 0.0240 25 0.07197 0.0432 0.0282 0.0271 0.0261 0.0218 50 0.06791 0.0402 0.0250 0.0246 0.0231 0.0198 75 0.0635 0.0373 0.0219 0.0220 0.0202 第一相第一相 第二相第二相 / N m 1 第一相第一相 第二相第二相 / N m 1 正丁醇正丁醇 0.0018 水水 0.415 乙酸乙酯乙酸乙酯 0.0068 乙醇乙醇 0.389 苯甲醛苯甲醛 0.0155 正庚烷正庚烷 0.378 苯苯 0.0350 苯苯 0

8、.357 水水 正庚烷正庚烷 0.0502 汞汞 20时一些界面张力的数据时一些界面张力的数据 返回首页 def 铺展压铺展压 返回首页膜天平膜天平实际系统与吉布斯界面模型，实际系统与吉布斯界面模型，界面相为平面界面相为平面)(,)(,)( 实实际际实实际际界界面面层层iiiinnnn )()()(, iicVn实实际际实实际际 )()()(, iicVn实实际际实实际际 。(1)将界面层抽象为无厚度因而无体积的几何面界面相将界面层抽象为无厚度因而无体积的几何面界面相（ ），以符号），以符号 表示。表示。(2) 相和相和 相的强度性质与实际系统中相的强度性质与实际系统中 相和相和 相的强相的强

9、度性质完全相同。度性质完全相同。SS,)()( 实实际际VV ,)()( 实实际际VV )()( VVV 返回首页实际系统与吉布斯界面模型，实际系统与吉布斯界面模型，界面相为平面界面相为平面(3)界面过剩量和单位界面过剩量界面过剩量和单位界面过剩量 )()(def)( iiiinnnn )()()()()()()()()( iiiiiiiccVVcncVcVn 界面过剩量界面过剩量 s)(defAni 单位单位molm-2单位界面过剩量单位界面过剩量 返回首页界面过剩量的物理图像界面过剩量的物理图像 实际系统与吉布斯模型中不同高度处溶剂与溶质的浓度实际系统与吉布斯模型中不同高度处溶剂与溶质的浓

10、度返回首页)()(def)( iiiinnnn （4）吉布斯单位界面过剩量）吉布斯单位界面过剩量 以溶剂以溶剂1为参照，定义为参照，定义溶质溶质i相对于溶剂相对于溶剂1的单位界面过剩量。的单位界面过剩量。 0)1(1 )0(1def)1( ii实际系统与吉布斯模型中不同高度处溶剂与溶质的实际系统与吉布斯模型中不同高度处溶剂与溶质的浓度浓度返回首页定义定义(1)(1)(1)()()(11)()(1)(1)()()(1)()()( ccccVcnVcnccccnniiiiiii )(1)(1)()(1)1( cccciiii d de ef f定义定义(2) )0(1)1( iid de ef f

11、返回首页吸附吸附 物质在界面层中被富集或被排开物质在界面层中被富集或被排开( (反富集反富集) )的的现象称为吸附。现象称为吸附。单位界面吸附量单位界面吸附量 即单位界面过剩量。即单位界面过剩量。 i 可称为单位可称为单位界面吸附量界面吸附量， 则称为溶质则称为溶质i的吉布斯单位界面吸的吉布斯单位界面吸附量。附量。)1(i正吸附作用正吸附作用 负吸附作用负吸附作用 0)1( i0)1( i)(ssdef0sVAmAA 半半径径r / m 分分散散后后液液滴滴数数 2smA )kgm(120sA 102 1 126103. 3101 103 103 126102. 3 104 106 12610

12、1. 310 105 109 126. 3102 106 1012 12610. 3103 107 1015 126102. 3104 108 1018 126103. 3105 109 1021 126104. 3106 球形水滴分散时球形水滴分散时As和和As0的变化的变化 返回首页解：解：设水的密度设水的密度-33mkg1000. 1 ，已知水的表，已知水的表面张力面张力-1mN0720. 0 ， J106 .21J)101000. 1(0720. 013) (3) 4()3 4)(383213ssR rmrrmAAW 注：由于水的定压比热容注：由于水的定压比热容为为 4.179kJ K

13、 1 kg 1，所，所得之功相当于升温得之功相当于升温 5.17K。 返回首页例例 25? 时时将将kg1水水分分散散为为半半径径 10-8m 的的液液滴滴，求求所所需需的的最最小小功功。 Co返回首页 )()(2)(1s)()()()(, KnnnApTGG KiiinpTnAAGpVTSGi1)()(s,s)()()()()(dd ddd inpTAG,s)( 恒温恒压恒组成下恒温恒压恒组成下 ddRWG sRd -dAW 比界面吉氏函数比界面吉氏函数返回首页 iiiiiiiiiiiinApVTSGnAVpTSAnApVSTHnAVpSTU ddddddddddddddddddddssss

14、 KiiinApVTS1)()(s)()()()(dddd0 XXXX 返回首页项项均均消消失失和和，)()()()()( VppVVd dd d0 0 jjjjnpTnVTnpSnVSAGAAAHAU,s,s,s,s sRd -dAW 返回首页 pTGTGTSGH )()()()()( pnpTATTAHHj ,s)(def返回首页 d)ddd(0d)ddd(dd)ddd(ds,s,s,AnpVTSAnpVTSGAnVpTSAiiiiiiiii s,s,d)ddd(dd)ddd(dAnpVSTHAnVpSTUiiiiii 对于由两个体相对于由两个体相 和和 以及一个界面相以及一个界面相 所组

15、成的多相系统，可写出：所组成的多相系统，可写出： 返回首页TTTT )()()( iiii )()()(0BBB pppp )()()( )(s)()()(d/d VAppp 平界面平界面弯曲界面弯曲界面0d)()(, iiin热平衡条件热平衡条件力平衡条件力平衡条件化学平衡条件化学平衡条件相平衡条件相平衡条件力平衡条件力平衡条件平衡判据平衡判据返回首页 ssddddddddddAVpVpAVVAVpVpA )(d V VAppdds 0d,0, AWVT拉普拉斯方程拉普拉斯方程存在弯曲界面的系统存在弯曲界面的系统 返回首页 VAppdds 21)g() l (11rrpp rVA2ddls

16、rpp 2)g() l ( rVA2dd) l (s rpp 2)g() l ( 返回首页ghRghrghpp)(cos2)(20)(g)(l)(g)(l)(g)(l)(g)1(l)1 g)(2prpp 2g)(1l)(1 g)(2l)(2pp ghpp) l (l)(1l)(2 g)(2)g(g)(1pghp = 接触角接触角 ,(g)(l) ,0 ghRcos2(l) 2(l)ghR 返回首页rp 22 例例 用用玻玻管管蘸蘸肥肥皂皂水水吹吹一一半半径径为为 1cm 的的气气泡泡，计计算算泡泡内内外外的的压压差差。 解解：空空气气中中的的气气泡泡由由薄薄膜膜构构成成，有有内内外外两两个个表

17、表面面，略略去去膜膜厚厚，可可认认为为两两表表面面曲曲率率半半径径相相同同，用用拉拉普普拉拉斯斯方方程程计计算算所所得得压压差差应应加加倍倍。肥肥皂皂水水的的 取取0.0400Nm 1。 0Pa.16=m1010.0400Nm422-2-1 rp 返回首页 pT,)g( pT,) l ( )g(, pT ) l () l (,pT pT,)g( pT,) l ( )g(, pT ) l () l (,pT pTpTpTpT,) l (l) l ()g()g( (l) l (l)m)g()g(mddpppppVpV)g(g)m/ pRTV ppVppRT(l)(l)mln返回首页rprppr 2

18、2(g)(l) rMrVprpVppRTrr 222ln(l)m(l)m rRTMppr 2ln rRTMppr 2ln 开尔文开尔文方程方程 pprr/2 返回首页弯曲液面对液体饱和蒸气压弯曲液面对液体饱和蒸气压的影响，其实质是液体压力的影响，其实质是液体压力对液体饱和蒸气压的影响。对液体饱和蒸气压的影响。 总总prprpp /2/2lg r m 106 107 108 109 ppr 1.001 1.011 1.111 2.88 25时水滴的时水滴的 计算值计算值 ppr pprr/2 返回首页开尔文方程也可用于计算微小晶体的饱和蒸气压开尔文方程也可用于计算微小晶体的饱和蒸气压。（1）过饱

19、和蒸气）过饱和蒸气 加入凝结核心。加入凝结核心。, ppr（2）过热液体）过热液体 加入气化核心。加入气化核心。 ,/2不能满足不能满足外外rppr （3）过冷液体）过冷液体 微小晶体的饱和蒸气压大于一般晶体的饱和微小晶体的饱和蒸气压大于一般晶体的饱和 蒸气压，蒸气压，加入凝固核心。加入凝固核心。（4）过饱和溶液）过饱和溶液 微小晶体的饱和蒸气压大于一般晶体的饱和微小晶体的饱和蒸气压大于一般晶体的饱和 蒸气压，蒸气压，加入凝固核心。加入凝固核心。 陈化陈化延长保温时间使结晶粒子大小趋向均一的方法。延长保温时间使结晶粒子大小趋向均一的方法。返回首页例例 当水滴半径为当水滴半径为 10-8m 时，

20、 其时， 其 25? 饱和蒸气压的增饱和蒸气压的增加相当于升高多少温度所产生的效果。已知水的密加相当于升高多少温度所产生的效果。已知水的密度为度为 0.998103kgm-3，摩尔蒸发焓为，摩尔蒸发焓为 44.01kJmol-1。 返回首页界面相的界面相的G- -D方程方程 iiinATS)()(s)()(ddd0 iiinA)()(sdd0 T s)(Anii 单位界面单位界面(过剩量过剩量)吸附量吸附量吉布斯模型吉布斯模型单位界面单位界面( (过剩量过剩量) )吸附量吸附量0 )1(1)1( i 1)1(ddiii 吉布斯等温方程吉布斯等温方程返回首页 1)1(ddiii 二元系二元系2)

21、1(22211dddd T 2)1(2 TccTcaRTaaRT 2,2,2,)1(2ln1 TcRTc 22)1(2 对对于于稀溶液，稀溶液，12, c ， 2,2,2lnccaRT ccacc2,22, 返回首页 1kgg/ 水水c)mg10/(-212)1(2 实验实验)mg10/(-212)1(2 计计算算s1212)1(2Annnn 返回首页正吸附正吸附 02 Tc TcRTc 22)1(2 0)1(2 负吸附负吸附 02 Tc 0)1(2 恒温下水溶液表面张力恒温下水溶液表面张力 与浓度与浓度c2的关系的关系NaCl、Na2SO4、KOH、NH4Cl、KNO3等无机等无机盐类，以及

22、蔗糖、甘露盐类，以及蔗糖、甘露醇等多羟基有机物。醇等多羟基有机物。醇、醛、酮、羧酸、酯等有机物醇、醛、酮、羧酸、酯等有机物表面活性物质表面活性物质。返回首页肥皂、肥皂、8碳以上直链有机碳以上直链有机酸的碱金属盐、高碳直链酸的碱金属盐、高碳直链烷基硫酸盐和苯磺酸盐等烷基硫酸盐和苯磺酸盐等表面活性剂表面活性剂。正吸附正吸附 02 Tc 0)1(2 恒温下水溶液表面张力恒温下水溶液表面张力 与浓度与浓度c2的关系的关系返回首页丁酸水溶液和丁酸水溶液和NaCl水溶水溶液的液的吸附等温线吸附等温线丁酸水溶液和丁酸水溶液和NaCl水溶液水溶液的气液界面张力随液相组的气液界面张力随液相组成的变化成的变化返回

23、首页例例 1 在在稀稀溶溶液液范范围围内内，气气液液界界(表表)面面张张力力与与体体相相浓浓度度间间一一般般存存在在如如下下的的线线性性关关系系：2bc ，试试导导出出单单位位界界面面吸吸附附量量随随浓浓度度的的变变化化。 解解： bcT 2 RTbcRTccT222)1(2/ 在在稀稀溶溶液液范范围围内内)1(2与与2c成成正正比比关关系系。 返回首页例例 2 在浓度较大时，下列经验方程能较好地表示在浓度较大时，下列经验方程能较好地表示溶溶液 的 气 液 界液 的 气 液 界 ( 表表 ) 面 张 力 与 浓 度 的 关 系 ：面 张 力 与 浓 度 的 关 系 ：2lncBA ，A、B 为

24、常数。试导出吸附为常数。试导出吸附与温与温度浓度的关系式度浓度的关系式。 解：解： 22cBc RTBRTcBc 22)1(2/ )1(2趋于极限值而与趋于极限值而与2c无关。无关。 返回首页。附附丁丁酸酸的的吸吸附附量量时时溶溶液液表表面面吸吸丁丁酸酸平平衡衡浓浓度度为为。求求算算和和的的表表面面张张力力分分别别等等于于丁丁酸酸溶溶液液和和）（123-1-3-3dm187mol. 1m1mN.391 .57dm25mol. 2dmC,0.125mol15 2-62-1212)1(2mmol1020. 4mmol125. 025. 20571. 00391. 015.2883145. 8187

25、. 1dd ccRTccRTc 课堂练习课堂练习返回首页铺展润湿黏附润湿不润湿铺展不铺展浸湿返回首页 固固气气液液气气固固液液,s AG s,def/ AG 固固气气液液气气固固液液 铺展润湿过程铺展润湿过程 返回首页 液液气气固固液液固固气气液液气气,2 固固液液固固气气液液气气,a W液液气气,c2 WcaWW 黏附功黏附功 结合功结合功 返回首页 cos,液液气气固固液液固固气气 液液气气固固液液固固气气,=cos 0cos 90 黏附润湿黏附润湿0cos 90 不润湿不润湿与与 之间的夹角。之间的夹角。 液液气气, 固固液液, 返回首页 cos1,a 液液气气W 1cos, 液液气气0

26、 返回首页毛细管上升下降法毛细管上升下降法)cos2(l)( ghR 最大泡压法最大泡压法rp/2 返回首页滴重法滴重法吊板法吊板法 吊环法吊环法 rmg2 返回首页 gl41 p r31c32c/TRTp 等张比容法等张比容法 对应状态方法对应状态方法 布特勒方程布特勒方程 iiiiiiAxRTxRTs)()()()(lnln)()()()(sln iiiiiixxART 或或返回首页 15. 15 . 0222121 jjnVTnVTAZkTAA,s,sln 统计力学方法统计力学方法 正正则则配配分分函函数数 kTEiiZZkTA/-eln计算机分子模拟计算机分子模拟 返回首页亲油基亲油基

27、亲水基亲水基表面活性剂表面活性剂添加少量即能显著降低水气界面和水添加少量即能显著降低水气界面和水油界面的界面张力的表面活性物质。油界面的界面张力的表面活性物质。CH3CH2CH2CH2CH2 COO- Na+亲水基亲水基亲油基亲油基返回首页阳离子阳离子阴离子阴离子两两 性性非离子非离子在水溶液中在水溶液中亲水基团为亲水基团为阴离子，主阴离子，主要有：羧酸要有：羧酸盐，硫酸酯盐，硫酸酯盐，磺酸盐盐，磺酸盐磷酸酯盐、磷酸酯盐、脂肪酰脂肪酰- -肽缩肽缩合物等。合物等。在水溶液中在水溶液中亲水基团为亲水基团为阳离子，主阳离子，主要为胺系表要为胺系表面活性剂。面活性剂。在水溶液中在水溶液中亲水基团既亲

28、水基团既有阳离子，有阳离子，主要为铵盐主要为铵盐和季铵盐又和季铵盐又有阴离子，有阴离子，如羧酸盐，如羧酸盐，硫酸酯盐，硫酸酯盐，磺酸盐等。磺酸盐等。在水溶液中在水溶液中不电离，主不电离，主要由聚环氧要由聚环氧烷基构成，烷基构成，还有一部分还有一部分多醇为基础多醇为基础结构。结构。表面活性剂分类返回首页胶束和界面单分子膜胶束和界面单分子膜临界胶束浓度临界胶束浓度表面表面活性剂形成球状胶束活性剂形成球状胶束的最低浓度。的最低浓度。增溶作用增溶作用返回首页cmc表面张力表面张力渗透压渗透压溶溶液液特特性性浓度浓度摩尔电导率摩尔电导率返回首页72737475767778亲液性固体亲液性固体能被液体润湿

29、的固体。能被液体润湿的固体。憎液性固体憎液性固体不能被液体润湿的固体。不能被液体润湿的固体。返回首页 固固气气液液气气固固液液,s AG s,def/ AG 固固气气液液气气固固液液 铺展润湿过程铺展润湿过程 返回首页（1） -As关系关系- *膜天平示意图膜天平示意图返回首页 def 各种类型的各种类型的-As关系关系十五碳脂肪酸的十五碳脂肪酸的-As关系关系固态膜固态膜 凝聚液态膜凝聚液态膜 膨胀液态膜膨胀液态膜 气态膜气态膜 单分子膜的状态方程单分子膜的状态方程 RTbAAaRTA sm2smsm, 返回首页（2）LB膜膜（3）双层膜和囊泡双层膜和囊泡返回首页尺度尺度/（4）膜的表面结构

30、）膜的表面结构 18-Ar-18,2Br-1的的LB膜膜的的AFM图象图象对应于图左中直线的高度分布，对应于图左中直线的高度分布，尺度是尺度是nm返回首页热力学第一、二定律热力学第一、二定律考虑界面影响的热力学基本方程考虑界面影响的热力学基本方程界面现象界面现象对蒸汽压对蒸汽压的影响的影响吸吸 附附润湿与润湿与铺展铺展0),( cTf, 吸附平衡计算吸附平衡计算吸附模型吸附模型热力学第一、二定律热力学第一、二定律考虑界面影响的热力学基本方程考虑界面影响的热力学基本方程界面现象界面现象对蒸汽压对蒸汽压的影响的影响吸吸 附附润湿与润湿与铺展铺展0),( cTf, 吸附平衡计算吸附平衡计算吸附模型吸

31、附模型返回首页s)(/ Anii mnii/)( s/STP,AiVi miVi/STP, 吸附剂吸附剂 具有吸附作用的固体物质具有吸附作用的固体物质吸附质吸附质 被吸附的物质被吸附的物质)gl,(1)gl,(212)1(2/cc 返回首页)(1)(1)()(1)1( cccciiii d de ef f 1ii要小心区别要小心区别 与与 。)()(2122x )gl,(1)gl,(212)1(2/cc /def 覆盖率覆盖率返回首页)(pT, p T pT 氨在炭上的吸附等温线氨在炭上的吸附等温线氨在炭上的吸附等量线氨在炭上的吸附等量线氨在炭上的吸附等压线氨在炭上的吸附等压线返回首页)(bT

32、, 气固气固 液固液固氨在炭上的吸附等温线氨在炭上的吸附等温线吸附等温线吸附等温线氨在炭上的吸附等压线氨在炭上的吸附等压线吸附等压线吸附等压线)(pT, p T 返回首页pT 氨在炭上的吸附等量线氨在炭上的吸附等量线吸附等量线吸附等量线返回首页pT 立体图立体图五种类型的吸附等温线五种类型的吸附等温线IIIIIIIVV返回首页Kr在在NaBr上的吸附等温线上的吸附等温线返回首页25,43.3kPa下乙烷下乙烷-丙烷丙烷在炭黑上吸附时界面层组成在炭黑上吸附时界面层组成与各物质吸附量的关系与各物质吸附量的关系25下乙烷下乙烷-丙烷丙烷混合物在炭黑上混合物在炭黑上的吸附等温线的吸附等温线 返回首页)

33、(1x吸附作用通常是放热的吸附作用通常是放热的,吸附热的绝对值随吸附吸附热的绝对值随吸附量增大而减小。量增大而减小。adsHm用克用克-克方程计算。克方程计算。脱附曲线与吸附曲线不重合脱附曲线与吸附曲线不重合的现象。的现象。He在在TiO2表面的吸附焓表面的吸附焓N2在硅铝裂化催化剂上的在硅铝裂化催化剂上的吸附与脱附吸附与脱附返回首页 返回首页CO在铂上的吸附等压线在铂上的吸附等压线 返回首页变温吸附和变压吸附变温吸附和变压吸附 返回首页 (a)容量法容量法 (b)重量法测定气体或蒸气吸附的装置简图重量法测定气体或蒸气吸附的装置简图 返回首页(1) 弗罗因德利希经验式弗罗因德利希经验式lkp1

34、 lglg=lg1plk (2) 兰缪尔吸附等温式兰缪尔吸附等温式bpbp 1 pbp1返回首页适用于中等覆盖度范围的化学吸附和物理吸附。适用于中等覆盖度范围的化学吸附和物理吸附。适用于化学吸附，较低压力下的物理吸附。适用于化学吸附，较低压力下的物理吸附。返回首页A返回首页A固体表面力场不饱和，可吸附气体分子或溶质分子；固体表面力场不饱和，可吸附气体分子或溶质分子；吸附层是单分子层；吸附层是单分子层；固体表面是均匀的；固体表面是均匀的；吸附的分子间无相互作用。吸附的分子间无相互作用。1122)1 (kpk12单单分分子子层层饱饱和和吸吸附附量量吸吸附附系系数数 bpbpkkbbpbppkkpk

35、1112212 返回首页 pbp1(4) BET吸附等温式吸附等温式)1(1)( ppcpppc ppcccppp11)(3) 弗鲁姆金弗鲁姆金-斯鲁金吸附等温式斯鲁金吸附等温式ApHRTln0 返回首页适用于非均一表面的中等覆盖度范围的化学吸附。适用于非均一表面的中等覆盖度范围的化学吸附。适用于相对压力为适用于相对压力为0.05-0.35间的物理吸附。间的物理吸附。p/kPa pp/ 103/g ppp/ ()/g-1 1.653 0.0472 5.70 8.7 3.706 0.106 8.05 14.8 5.805 0.165 9.10 21.8 7.551 0.215 9.85 27.8

36、 返回首页解解:以以1g)( ppp对对 pp/作图作图得直线，斜率得直线，斜率=118，截距，截距=2.5 0083. 05 . 2118g11 截距截距斜率斜率 甲醇的甲醇的 M=32.0g mol-1， Am=0.25nm2 分子分子 1，样，样品总表面积品总表面积 As应为应为 221823msm39m1025. 010022. 60 .3200829. 0 LAMA 样品比表面样品比表面为为 1222ss0gm107 . 1g2326. 0/m39/ mAA 返回首页(5) 毛细管模型毛细管模型多孔物质孔径分布多孔物质孔径分布(6) 对五种类型吸附等温线的解释对五种类型吸附等温线的解

37、释孔径分布的差异；毛细管凝结孔径分布的差异；毛细管凝结(7) 理想吸附溶液模型理想吸附溶液模型将吸附层中的混合物按理想溶液处理将吸附层中的混合物按理想溶液处理bpbpkTqVqbkT 1e/-0g0aa 返回首页返回首页动态界动态界(表表)面张力面张力作用于非平衡界作用于非平衡界(表表)面上的张力。面上的张力。马朗哥尼效应马朗哥尼效应 界面黏度界面黏度返回首页CH2 C O O HC C C C CH2CH2 C O O HC C C C CH2CH2 C O O HC C C C CH2RRCH2 C O O HC C C C CH2RRCH2 C O O HC C C C CH2RCH2

38、C O O HC C C C CH2Rh 长链二炔酸的光聚合长链二炔酸的光聚合 返回首页多相催化反应多相催化反应 反应物与催化剂分属两个相，反应在反应物与催化剂分属两个相，反应在两相界面上进行。两相界面上进行。化学吸附化学吸附 催化剂与至少一种参与反应的物质发生化催化剂与至少一种参与反应的物质发生化学吸附作用。学吸附作用。活性中心活性中心催化剂表面具有催化活性的部分。催化剂表面具有催化活性的部分。1.金属催化剂金属催化剂（1）电子因素；（）电子因素；（2）几何因素。）几何因素。2.半导体催化剂半导体催化剂自由电子（自由电子（n型）；空穴（型）；空穴（p型）。型）。3.绝缘体催化剂绝缘体催化剂广

39、义酸、碱中心。广义酸、碱中心。返回首页(1)体相中的反应物向催体相中的反应物向催化剂表面扩散；化剂表面扩散；(2)某种反应物被化学吸某种反应物被化学吸附；附；(3)表面化学反应；表面化学反应；(4)产物从表面上解吸；产物从表面上解吸；(5)解吸产物扩散到体相解吸产物扩散到体相中去中去。返回首页气相非催化反应（实线）与催化剂表面反应气相非催化反应（实线）与催化剂表面反应（虚线）的位能图（虚线）的位能图外扩散外扩散-反应物从体相向催化剂反应物从体相向催化剂外表面外表面传递或产物从传递或产物从催化剂表面向体相传递。催化剂表面向体相传递。内扩散内扩散-反应物沿催化剂孔隙向催化剂反应物沿催化剂孔隙向催化剂内表面内表面传递或传递或产物由内表面沿催化剂孔隙向外传递。产物由内表面沿催化剂孔隙向外传递。)( A Ad dck 体相浓度体相浓度)(A c返回首页PA PAssssdes(P)ads(P)Pdes(A)ads(A)