Основные понятия и термины нанонауки и нанохимии
жүктеу/скачать 1,04 Mb. Pdf көрінісі
|
| 4.3. Адсорбция
Адсорбция атомов и молекул определяет основные свойства по- верхности. Адсорбция – это повышение концентрации компонента в поверхностном слое вещества (на границе раздела фаз) по сравнению с ее значением в каждой объемной фазе. В зависимости от характера взаимодействия между молекулой ад- сорбата и адсорбентом адсорбцию принято подразделять на физиче- скую адсорбцию (обратимый процесс, слабые взаимодействия) и хемо- сорбцию (может быть необратимой, сильные взаимодействия). Четкой границы между физической адсорбцией и хемосорбцией не существу- ет; в качестве граничного значения принята энергия связи между ад- сорбатом и адсорбентом, равная 0.5 эВ на атом или молекулу. Основной метод изучения адсорбции состоит в установлении за- висимости между количеством адсорбируемого газа, температурой и давлением (рис. 4.3) [1]. Изотерма типа I Изотерма типа II Рис. 4.3. Изотермы адсорбции для заполнения одного или нескольких слоев адсорбированных молекул 40 Изотерма I – изотерма адсорбции Ленгмюра с насыщением – соот- ветствует образованию мономолекулярного слоя на поверхности. Уравнение изотермы Ленгмюра легко получить, следуя кинетической теории газов. В условиях равновесия оно имеет вид S’ / S = bp / (1 + bp), где S’ – площадь поверхности, покрытой адсорбированными частица- ми, S – площадь поверхности, b = k 2 / k 1 , а k 2 и k 1 – константы скоростей. Изотерма II соответствует многослойной адсорбции, она харак- терна, например, для физической адсорбции. Изотерма II – изотерма БЭТ (Брунауера, Эммета, Теллера). Уравнение выводится на основе уравнения Ленгмюра в применении к каждому последующему слою. При этом предполагается, что энергия адсорбции равна теплоте испа- рения для всех слоев выше первого. Получается следующее уравнение: ʋ / ʋ m = cx / (1 – x) [1 + (c – 1)x], где x = p / p 0 , p 0 – давление насыщенного пара при температуре ад- сорбции, р – фактическое давление, ʋ / ʋ m – отношение объема адсор- бата к объему монослоя, с – коэффициент. Это уравнение широко ис- пользуется для определения площади поверхности по адсорбции инертных газов. Перегиб изотермы свидетельствует об образовании мономолекулярного слоя. Недостаток модели в том, что разные участ- ки поверхности могут быть неэквивалентны. На практике адсорбция широко используется для концентрирова- ния веществ, очистки газов и жидкостей от примесей. Адсорбционные методы анализа применяются для определения удельной поверхности твердых веществ, оценки размера нанесенных частиц (в том числе на- норазмерных) на поверхности носителя и т. п. жүктеу/скачать 1,04 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|