Ⅰ 什麼是物理吸附和化學吸附
物理吸附也稱范德華吸附,它是由吸附質和吸附劑分子間作用力所引起,此力也稱作范德華力。由於范德華力存在於任何兩分子間,所以物理吸附可以發生在任何固體表面上。
吸附劑表面的分子由於作用力沒有平衡而保留有自由的力場來吸引吸附質,由於它是分子間的吸力所引起的吸附,所以結合力較弱,吸附熱較小,吸附和解吸速度也都較快。被吸附物質也較容易解吸出來,所以物理吸附在一定程度上是可逆的。如:活性炭對許多氣體的吸附,被吸附的氣體很容易解脫出來而不發生性質上的變化。吸附於固體表面的氣體分子,不與固體產生化學反應,這種吸附稱為物理吸附,物理吸附的特點是:吸附熱小 ,吸附速度快,無選擇性,可逆,通常是發生在接近氣體液化點的溫度,一般是多層吸附。
化學吸附是吸附質分子與固體表面原子(或分子)發生電子的轉移、交換或共有,形成吸附化學鍵的吸附。由於固體表面存在不均勻力場,表面上的原子往往還有剩餘的成鍵能力,當氣體分子碰撞到固體表面上時便與表面原子間發生電子的交換、轉移或共有,形成吸附化學鍵的吸附作用。
化學吸附是物質表面研究領域中一個非常重要的分支,它在催化(尤其是異相催化)、腐蝕、電解、晶體學、金屬學及冶金學等諸多方面都有著重要的應用。人們對化學吸附的研究也是較早的,但是早期的研究由於實驗條件的限制,只能停留在較為基礎的研究水平上。又因理論得不到實驗的證實,使得早期的化學吸附研究發展很慢。20世紀60年代以後,由於固體物理學的發展和成熟以及各種電測技術、超高真空技術及與之相關的表面及薄膜制各技術的迅速發展,各種能譜儀、質譜儀、衍射儀和顯微技術不斷出現並日臻完善,使得人們有條件從原子、分子水平去探究化學吸附現象。從而,使得化學吸附的研究得到迅速的發展,即在理論上,建立了一系列的模型;在實驗上,獲得了大量的實驗數據[1] 。
化學吸附的研究可分為宏觀理論、微觀理論、統計理論三個方面。本文著重從微觀角度對化學吸附進行介紹,因為它可以使人們從更深的層次去認識化學吸附的反應機制,從而使在這方面的研究不但具有理論意義,同時也具有很重要的實際意義。