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多分子层吸附的理论

2019-10-21 13:42 来源:未知

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  吸附剂表面附近一定的空间内存在有吸附力场,吸附质分子进入吸附力场就会被吸附,由于吸附力场有一定的空间范围,吸附可以是多分子层的。吸附力的大小随吸附层从内到外而逐渐降低,吸附空间内每一点的吸附势都是该点与吸附剂表面距离的函数,其定义为1摩尔气体从无限远处(即吸附力不起作用之处)吸到该点所做的功。如果假设吸附态的吸附质是液态的,气相中吸附质服从理想气体定律,则吸附势ε为:ε=RTln(p0/p)式中p0和p是实验温度T时气体的饱和蒸气压和气体平衡压力,R是气体常数。

  吸附势与吸附体积(定义为吸附量与吸附质密度之比)间的关系曲线称为特性曲线。实验证明,特性曲线与温度无关,即对于同一种吸附剂和吸附质,改变温度时特性曲线不变。不同吸附质在同一吸附剂上吸附时,若吸附体积相同,则各吸附质吸附势之比值恒定,此比值称为特性曲线的亲合系数。亲合系数可由吸附质的某些物理化学常数求得,故由一标准吸附质的一个温度下的吸附等温线和其他吸附质的亲合系数值可求得任意温度下其他吸附质的吸附等温线年S.布鲁诺尔、P.H.埃米特和E.特勒将朗缪尔吸附等温式推广到多分子层吸附,得到了著名的 BET理论,基本假设是:吸附可以是单分子层的,也可以是多分子层的;除第一层外其他各层的吸附热等于该吸附质的液化热。由这些基本假设出发可得出吸附为无限多层时的BET二常数公式如图公式1: 式中V为在平衡压力为p时之吸附体积;Vm为单分子层饱和吸附体积;p0为吸附质在吸附温度下的饱和蒸气压;C是一个与吸附热和吸附质液化热有关的常数。此公式的适用范围一般在p/p0为 0.05~0.35间,在此范围内以p/V(p0-p)对p/p0作图可得直线,由直线的斜率和截距可求得Vm和C。由Vm值和每个吸附质分子的横截面积即可计算出吸附剂的比表面,这是BET公式最有价值的应用。

  若吸附发生在有限制的表面上,即只能吸附n层,则有BET三常数公式如图公式2:式中x为相对压力p/p0。

  BET公式对形成单分子层前后的区域适用性最好,当相对压为较低(如p/p0低于0.05)或相对压力较高(如在毛细凝结区域内)时,公式不能完全符合实验事实。

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