① 怎樣判斷物理或化學吸附
物理吸附是被吸附的流體分子與固體表面分子間的作用力為分子間吸引力,即所謂的范德華力(Vanderwaals)。因此,物理吸附又稱范德華吸附,它是一種可逆過程。當固體表面分子與氣體或液體分子間的引力大於氣體或液體內部分子間的引力時,氣體或液體的分子就被吸附在固體表面上。從分子運動觀點來看,這些吸附在固體表面的分子由於分子運動,也會從固體表面脫離而進入氣體(或液體)中去,其本身不發生任何化學變化。隨著溫度的升高,氣體(或液體)分子的動能增加,分子就不易滯留在因體表面上,而越來越多地逸入氣體(或液體中去,即所謂「脫附」。這種吸附—脫附的可逆現象在物理吸附中均存在。工業上就利用這種現象,借改變操作條件,使吸附的物質脫附,達到使吸附劑再生,回收被吸附物質而達到分離的目的。物理吸附的特徵是吸附物質不發生任何化學反應,吸附過程進行得極快,參與吸附的各相間的平衡瞬時即可達到。
化學吸附是固體表面與被吸附物間的化學鍵力起作用的結果。這類型的吸附需要一定的活化能,故又稱「活化吸附」。這種化學鍵親和力的大小可以差別很大,但它大大超過物理吸附的范德華力。化學吸附放出的吸附熱比物理吸附所放出的吸附熱要大得多,達到化學反應熱這樣的數量級。而物理吸附放出的吸附熱通常與氣體的液化熱相近。化學吸附往往是不可逆的,而且脫附後,脫附的物質常發生了化學變化不再是原有的性狀,故其過程是不可逆的。化學吸附的速率大多進行得較慢,吸附平衡也需要相當長時間才能達到,升高溫度可以大大地增加吸附速率。對於這類吸附的脫附也不易進行,常需要很高的溫度才能把被吸附的分子逐出去。人們還發現,同一種物質,在低溫時,它在吸附劑上進行的是物理吸附,隨著溫度升高到一定程度,就開始發生化學變化轉為化學吸附,有時兩種吸附會同時發生。化學吸附在催化作用過程中佔有很重要的地位。
可以按照上表的區別來區分是什麼類型的吸附
② 通過物理吸附測定比表面的原則是什麼
常用的吸附氣體是氮氣,它已經成為比表面分析的標准吸附物質。這是因為高純度的氮氣很容易得到;另外,液氮作為最合適的冷卻劑也很容易得到;其三,氮氣與大多數固體表面相互作用的強度比較大;最後,氮氣分子在77.35K時的截面面積為0.162nm2,這個在BET計算中必須用到的數值已經被廣泛接受。
在傳統的容量法技術中,小於整數的相對壓力是通過造成部分真空條件來實現的。在已知的固定體積里,用精確的高精度壓力感測器監控因吸附過程引起的壓力變化情況。需要測得在不同相對
壓力下一系列的氣體吸附量。通常,測定儀器在相對壓力范圍0.025和0.30之間至少採集3個數據點。實驗測定的數據以成對數值的方式進行記錄:以在標准溫度和壓力(STP)下的體積(VSTP)表示氣體吸附量,其對應的是相對壓力(P/Po)。根據這些數據繪制的圖就稱為吸附等溫線。