《材料表面与界面》课程教学资源（PPT课件）表界面基础－固体表面的吸附性能

3固体表面的吸附性能

3 固体表面的吸附性能

3.1固体的表面特性 3.1.1固体表面分子（原子)的运动受缚性 ·新生表面分子受到表面应力，向平衡位置移动，发生松 弛。 3.1.2固体表面的不均一性 ·表面凹凸不平：平均高度、均方根平均高度、粗糙度 ·晶体晶面的不均一性，fcc(100)、(111)、（110) 被外来物质污染

3.1 固体的表面特性 3.1.1 固体表面分子（原子）的运动受缚性 • 新生表面分子受到表面应力，向平衡位置移动，发生松 弛。 3.1.2 固体表面的不均一性 • 表面凹凸不平：平均高度、均方根平均高度、粗糙度 • 晶体晶面的不均一性，fcc（100）、（111）、（110） • 被外来物质污染

3.1固-气界面吸附 3.1.3固体表面吸附性 (1)固体表面具有吸附其他物质的能力。 (2)如果被吸附物质深入到固体体相中，则称为吸收。 (3)根据吸附力的本质，可将固体表面的吸附作用区分 物理吸附和化学吸附

3.1固-气界面吸附 3.1.3 固体表面吸附性 (1) 固体表面具有吸附其他物质的能力。 (2) 如果被吸附物质深入到固体体相中，则称为吸收。 (3) 根据吸附力的本质，可将固体表面的吸附作用区分 物理吸附和化学吸附

3.1固-气界面吸附 表3-2物理吸附与化学吸附的差别 吸附性质 物理吸附 化学吸附 吸附力 Vanderwaals力 化学键力 吸附热 小，接近液化热 大，接近反应热 选择性 无 有 吸附层 单或多分子层 单分子层 吸附速度 快，不需活化能 慢，需活化能 可逆性 可逆 不可逆 发生吸附的温度 低于吸附质临界温度 远高于吸附质沸点

3.1固-气界面吸附

3.1固-气界面吸附 2.比表面积：单位质量的吸附剂所具有的表面积。 可按下式计算： A (1-67) 提高固体比表面积的方法： (1)将固体粉碎成微粒 (2)使固体内部具有多孔性

2. 比表面积：单位质量的吸附剂所具有的表面积。 可按下式计算： 0 A A W = / (1-67) 提高固体比表面积的方法： （1）将固体粉碎成微粒 （2）使固体内部具有多孔性 3.1固-气界面吸附

3.1固-气界面吸附 ·例：1g某种固体，其密度为2.2g/cm3,把它粉 碎成边长为10-6cm的小立方体，求其总表面 积

3.1固-气界面吸附 • 例：1g某种固体，其密度为2.2 g/cm3，把它粉 碎成边长为10－6 cm的小立方体，求其总表面 积

3.1固-气界面吸附 ·解：设小立方体的边长为a,则其体积V=a3,表面 积为6a,1g某固体的体积为1/p,这样的小立方体 的个数n=(1p)/V,所以，总表面积： S=6a2N=6a2 pp =6a2 6 2.2×10-6=2.8×10cm2 6 023 pa

3.1固-气界面吸附 • 解：设小立方体的边长为a，则其体积V=a3，表面 积为6a2 ，1g某固体的体积为1/ρ，这样的小立方体 的个数n＝(1/ρ)/V，所以，总表面积： 5 2 3 6 2 2 2 2.8 10 2.2 10 1 6 6 6 1 6 6 cm a a a V S a N a =   = = = = = −   

3,2固体表面的自由能 。固体的表面张力： =(1+t2)/2(3-4) 。而： t=GS+A(dGs/dA1) 2=G+A(dGdA2)(3-5) 。对各向同性的来说： T1=t2 t-Gs+A(dGs/dA)(3-6)

3.2 固体表面的自由能 • 固体的表面张力： σ=(τ1+τ2 )/2 (3-4) • 而： τ1=Gs+A1 (dGs /dA1 ) τ2=Gs+A2 (dGs /dA2 ) (3-5) • 对各向同性的来说： τ1=τ2 τ=Gs+A(dGs /dA) （3-6）

3.3固-气界面吸附 3.3.1吸附等温线 吸附量可用单位质量吸附剂所吸附气体的量或 体积来表示，即： q=x/m (1-68) 或 q'=v/m (1-69) 式中q和g为吸附量，x为被吸附气体的量，v为被吸 附气体的体积，为吸附剂的质量

3.3固-气界面吸附 3.3.1 吸附等温线 吸附量可用单位质量吸附剂所吸附气体的量或 体积来表示，即： 式中q和q’为吸附量，x为被吸附气体的量，v为被吸 附气体的体积，m为吸附剂的质量。 q=x/m (1-68) ' / (1-6 或 q v m = 9)

3.1固-气界面吸附 平衡时吸附量取决于温度T和气体的压力P即： q=f(T,p) (1-70) 恒温下，q=p),称为吸附等温式； 恒压下，q=T),称为吸附等压式； 恒q下，p=T),称为吸附等量式；

3.1固-气界面吸附 平衡时吸附量取决于温度T和气体的压力P0即： q = f(T,p) (1-70) 恒温下，q=f(p),称为吸附等温式； 恒压下，q=f(T),称为吸附等压式； 恒q下，p=f(T),称为吸附等量式；