《材料表面与界面》课程教学课件（PPT讲稿）第三章 固体表面

第三章固体表面

第三章 固体表面

本章内容 一、固体的表面特性 二、固体表面的自由能 三、固-气界面吸附

一、 固体的表面特性 二、 固体表面的自由能 三、 固-气界面吸附 本章内容

3.1固体表面特性 表面分子 表面 运动受缚性 吸附性 特性01 表面不 特性03 均一性 特性02

3.1 固体表面特性 特性 01 特性 02 特性03 表面分子 运动受缚性 表面不 均一性 表面 吸附性

3.1固体表面特性 3.1.1固体表面分子（原子)的运动受缚性 形成新表面时可以认为经过如下过程： (1)首先体相被分开，形成新表面。 (2)然后表面的分子或原子重排，迁移到 平衡位置。 。 对液体这两个过程同时完成； 对固体第二个过程难完成，产生表面 应力

3.1 固体表面特性 3.1.1 固体表面分子（原子）的运动受缚性 形成新表面时可以认为经过如下过程： (1) 首先体相被分开，形成新表面。 (2) 然后表面的分子或原子重排，迁移到 平衡位置。 • 对液体这两个过程同时完成； • 对固体第二个过程难完成，产生表面 应力

3.1固体表面特性 3.1.2固体表面的不均一性 固体表面凹凸不平 晶体晶面的不均一性 固体表面污染 010 (111 plane) comer atom (100 plane）

3.1 固体表面特性 3.1.2 固体表面的不均一性 固体表面凹凸不平 晶体晶面的不均一性 固体表面污染

3.1固体表面特性 3.1.3固体表面的吸附性 正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以 吸附汽体或液体分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸 吸附和催化的活性不同。 TERRACE KINK MONATOMIC STEP -ADATOM STEP·ADATOM TERRACE VACANCY

3.1 固体表面特性 3.1.3 固体表面的吸附性 正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它可以 吸附气体或液体分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸 吸附和催化的活性不同

3.1固体表面特性 3.1.3固体表面的吸附性 吸附剂 吸附质 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

3.1 固体表面特性 3.1.3 固体表面的吸附性 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。 吸附剂 吸附质

3.1固体表面特性 3.1.3固体表面的吸附性 吸附力 物理吸附 化学吸附 物理吸附仅仅是一种物理作 化学吸附相当与吸附剂表面分 用，没有电子转移，没有化 子与吸附质分子发生了化学反 学键的生成与破坏，也没有 应，在红外、紫外可见光谱中 原子重排等。 会出现新的特征吸收带

3.1 固体表面特性 3.1.3 固体表面的吸附性 物理吸附仅仅是一种物理作 用，没有电子转移，没有化 学键的生成与破坏，也没有 原子重排等。 化学吸附相当与吸附剂表面分 子与吸附质分子发生了化学反 应，在红外、紫外-可见光谱中 会出现新的特征吸收带。 吸附力 物理吸附 化学吸附

3.1固体表面特性 3.1.3固体表面的吸附性 ·物理吸附与化学吸附的比较 物理吸附 化学吸附 吸附力 范德华力 化学键力 吸附层数 单层或多层 单层 吸附热 小，近于液化热 大，近于反应热 选择性 无或很差 较强 可逆性 可逆 不可逆 吸附平衡 易达到 不易达到

物理吸附 化学吸附 吸附力 范德华力 化学键力 吸附层数 单层或多层 单层 吸附热 小,近于液化热 大, 近于反应热 选择性 无或很差 较强 可逆性 可逆 不可逆 吸附平衡 易达到 不易达到 • 物理吸附与化学吸附的比较 3.1 固体表面特性 3.1.3 固体表面的吸附性

3.1固体表面特性 3.1.3固体表面的吸附性 比表面积的定义： 单位质量的吸附剂具有的表面积。A0=A/W 其中A为物质的比表面积(/g),A为物质的总表面积 （m2),W为物质的质量（g)。 提高固体吸附能力的方法： 1.物质被粉碎成微粒。 2.使固体具有许多内部空隙，即具有多孔性。 应用：在脱水，脱气，净化，分离，催化等领域有广泛的应用

3.1 固体表面特性 3.1.3 固体表面的吸附性 应用：在脱水，脱气，净化，分离，催化等领域有广泛的应用。 比表面积的定义： 单位质量的吸附剂具有的表面积。A0=A/W 其中A0为物质的比表面积（m2/g），A为物质的总表面积 （m2），W为物质的质量（g）。 提高固体吸附能力的方法： 1. 物质被粉碎成微粒。 2. 使固体具有许多内部空隙，即具有多孔性