第六章-BET(3学时)

《第六章-BET(3学时)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第六章-BET(3学时)（51页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、1第六章第六章 比表面积和孔结构测定比表面积和孔结构测定催化剂性能评价与表征催化剂性能评价与表征0.00.20.40.60.81.005101520253035 Relative pressure / (P/P0)Volume / (cm3/g) D A2l固体材料的性能与其比表面积及孔结构存在一定固体材料的性能与其比表面积及孔结构存在一定内在联系内在联系lcat的化学组成和结构一定时，单位重量（或体积）的化学组成和结构一定时，单位重量（或体积）cat的活性取决于其比表面的大小的活性取决于其比表面的大小常以常以cat比活性比活性来衡量其催化性能来衡量其催化性能cat的比活性：的比活性：cat单

2、位面积上呈现的活性单位面积上呈现的活性l比表面积比表面积和和孔结构孔结构表征固体表征固体cat的重要参数的重要参数u影响物料分子扩散影响物料分子扩散u影响影响cat的活性和选择性的活性和选择性u影响影响cat的强度和寿命的强度和寿命都可以由都可以由吸附法吸附法来测定来测定3l 6.1 物理吸附理论简单介绍物理吸附理论简单介绍l 6.2 表面积计算表面积计算l 6.3 孔容和孔分布计算孔容和孔分布计算 l 6.4 蒸气吸附实验技术蒸气吸附实验技术第六章第六章 比表面积和孔结构测比表面积和孔结构测4l6.1.1 吸附现象及其描述吸附现象及其描述l6.1.2 吸附等温方程吸附等温方程6.1 物理吸附

3、理论简单介绍物理吸附理论简单介绍56.1.1吸附现象及其描述吸附现象及其描述1.几个基本概念几个基本概念l（1）吸附作用）吸附作用指一种物质的原子或分子附着在另一种物质表指一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面上的过程，也就是物质在界面上变浓的过程面上的过程，也就是物质在界面上变浓的过程位置：发生在两相界面上位置：发生在两相界面上原因：由于界面上的分子与相里面的分子所受的作用力不原因：由于界面上的分子与相里面的分子所受的作用力不同而引起的同而引起的如：气如：气- -固接触面，固体表面分子所受的力不均衡（受四固接触面，固体表面分子所受的力不均衡（受四周分子作用而处于受力不平衡状态），产生一个剩

4、余力场，周分子作用而处于受力不平衡状态），产生一个剩余力场，当气体分子与表面接近到一定程度时，气体分子会被固体当气体分子与表面接近到一定程度时，气体分子会被固体表面吸附表面吸附66.1.1吸附现象及其描述吸附现象及其描述1.几个基本概念几个基本概念l（2）吸附）吸附-脱附动态平衡脱附动态平衡被吸附的分子是在不断运动的（例如振动）。被吸附的分子是在不断运动的（例如振动）。如这种运动能克服固体表面的引力，被吸附的如这种运动能克服固体表面的引力，被吸附的气体分子会离开表面造成脱附气体分子会离开表面造成脱附一定条件下，吸附与脱附之间可建立动态平衡一定条件下，吸附与脱附之间可建立动态平衡71.几个基本概

5、念几个基本概念 （3）吸附剂）吸附剂能吸附别的物质的固体能吸附别的物质的固体 （4）吸附质）吸附质被吸附的物质被吸附的物质 （5）吸附体系）吸附体系吸附质和吸附剂合称吸附质和吸附剂合称6.1.1吸附现象及其描述吸附现象及其描述82. 吸附现象分类吸附现象分类(根据吸附作用力不同根据吸附作用力不同)物理吸附物理吸附u吸附质分子吸附质分子靠范德华力靠范德华力在吸附剂表面上吸附，类似在吸附剂表面上吸附，类似于蒸气的凝聚和气体的液化于蒸气的凝聚和气体的液化u作用力较弱，吸附分子的作用力较弱，吸附分子的结构变化不大结构变化不大，接近于原，接近于原气体或液体中分子的状态气体或液体中分子的状态u范氏力起作用

6、，非专一性的，在表面范氏力起作用，非专一性的，在表面多层吸附多层吸附化学吸附化学吸附u吸附质分子与吸附剂表面原子间形成吸附质分子与吸附剂表面原子间形成吸附化学键吸附化学键，类似化学反应类似化学反应u被化学吸附的分子与原吸附质分子相比，由于吸附键被化学吸附的分子与原吸附质分子相比，由于吸附键的强烈影响，的强烈影响，结构变化较大结构变化较大u同化学反应一样只能在特定吸附剂同化学反应一样只能在特定吸附剂-吸附质之间配对进吸附质之间配对进行，具有专一性，且在表面上行，具有专一性，且在表面上单层吸附单层吸附6.1.1吸附现象及其描述吸附现象及其描述93. 吸附现象表示方法吸附现象表示方法l单位重量的固体

7、吸附剂所吸附的吸附质的量或体单位重量的固体吸附剂所吸附的吸附质的量或体积（一般换算成标准状态）来表示吸附现象积（一般换算成标准状态）来表示吸附现象常用常用固体吸附剂的比表面通常未知固体吸附剂的比表面通常未知6.1.1吸附现象及其描述吸附现象及其描述10l吸附剂吸附一种气体吸附质时，其吸附量（吸附剂吸附一种气体吸附质时，其吸附量（a）与）与吸附温度（吸附温度（T）和气体压力（）和气体压力（p）有关）有关af（T，p）l在测量时常常固定一个变数，求出其他两个变数在测量时常常固定一个变数，求出其他两个变数间关系，因此就有三种描述吸附现象的曲线：间关系，因此就有三种描述吸附现象的曲线：T常数常数 af

8、（p） 称吸附等温线称吸附等温线p常数常数 af（T） 称吸附等压线称吸附等压线a常数常数 pf（T） 称吸附等量线称吸附等量线11laf（p） 吸附等温线吸附等温线 温度控制在气体临界温度以下温度控制在气体临界温度以下laf（p/ p0 ） 吸附量以吸附量以STP时的气体体积表示时的气体体积表示lvf（p/ p0 ）12lvf（p/ p0 ）l实际测定了上万种实际测定了上万种对对p/ p0的吸附等温线，可归为的吸附等温线，可归为布朗诺尔（布朗诺尔（Brunauer）分类的五种等温线类型）分类的五种等温线类型 吸附等温线的吸附等温线的BDDT分类（分类（IV型）和阶梯形的型）和阶梯形的VI型吸

9、附等温线型吸附等温线13图图6-1 吸附等温线的吸附等温线的BDDT分类（分类（IV型）型）和阶梯形的和阶梯形的VI型吸附等温线型吸附等温线lII型相应于发生在非孔或型相应于发生在非孔或大孔固体上自由的单一大孔固体上自由的单一多层可逆吸附过程多层可逆吸附过程lIII型不出现型不出现B点，表示吸点，表示吸附剂与吸附质之间的作附剂与吸附质之间的作用很弱，十分少见用很弱，十分少见lIV型和型和V型有型有吸附滞后环吸附滞后环，此区域内相同压力时脱此区域内相同压力时脱附量总是大于吸附量附量总是大于吸附量lIV型是中孔固体最普遍型是中孔固体最普遍出现的吸附行为，多数出现的吸附行为，多数工业催化剂都呈工业催

10、化剂都呈IV型型lV型很少遇，且难以解释型很少遇，且难以解释lI I、IIII、IVIV型等温线是凸形型等温线是凸形, , IVIV、V V型等温线是凹形的型等温线是凹形的lI I型等温线相应于朗格缪尔型等温线相应于朗格缪尔单层可逆吸附过程单层可逆吸附过程14“吸附滞后环吸附滞后环” 产生原因：产生原因：l吸附是由孔壁的多分吸附和在孔中凝聚两种因素吸附是由孔壁的多分吸附和在孔中凝聚两种因素产生，而脱附仅由毛细管凝聚所引起。产生，而脱附仅由毛细管凝聚所引起。l吸附时首先发生多分子层吸附，只有当孔壁上的吸附时首先发生多分子层吸附，只有当孔壁上的吸附层达到足够厚时才能发生凝聚现象；吸附层达到足够厚时

11、才能发生凝聚现象；l在与吸附相同的在与吸附相同的p/ p0下脱附时，仅发生在毛细管下脱附时，仅发生在毛细管中的液面上的蒸气，却不能使中的液面上的蒸气，却不能使p/ p0下吸附的分子下吸附的分子脱附，要使其脱附，就需要更小的脱附，要使其脱附，就需要更小的p/ p0l出现脱附的滞后现象，实际就是相同出现脱附的滞后现象，实际就是相同p/ p0下吸附下吸附的不可逆性造成的的不可逆性造成的156.1.2 吸附等温方程吸附等温方程l吸附现象的描述吸附现象的描述用等温线用等温线数学方程数学方程u朗格缪尔等温方程朗格缪尔等温方程uBET等温方程等温方程u弗朗德利希等温方程弗朗德利希等温方程u焦姆金等温方程焦姆