物理吸附 ▏比表面及孔径分析知识100问（第一章）

气体与清洁固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度不同于气相的现象吸附,固体表面的气体浓度高于气相称为正吸附，反之称为负吸附。

吸附于固体表面的气体分子，不与固体产生化学反应，这种吸附称为物理吸附，物理吸附的特点是:吸附热小，吸附速率慢，无选择性，可逆，通常是发生在接近气体液化点的温度，一般是多层吸附。

物理吸附时，固体表面对气体分子的吸引力很小，其吸附量随温度的降低而增加，在接近被气体的液化点时，吸附量最大，因为这时气体分子的动能最小，随着温度的上升，气体分子的动能逐渐增大，吸附的气体会脱附出来，一般在常温下，吸附量已接近于零。

物理吸附是一个动态的平衡过程，气体分子可以被吸附到固体表面上，而被吸附到固体表面的气体分子也可以解脱出来，某一时间，当吸附上去的分子数量和解脱出来的分子数量相等时，就达到吸附平衡，这时的吸附量称为平衡吸附量，对于一定的固体和气体，在一定的温度和压力下，其平衡吸附量是一定的。

在一定的温度下，平衡吸附量取决于气体的压力，随着压力的增加吸附量会增大，把恒温下吸附量随压力而变化的曲线称为等温吸附曲线，等温吸附曲线可以反映固体表面的吸附特性。由国际纯粹与应用化学联合会提出，吸附等温线可分为八种类型:
 

   相对压力→

1型:在等温曲线的低压区域，气体吸附量有一个快速增长。这归因于微孔填充。随后的水平或近水平平台表明，微孔已经充满，没有或几乎没有进一步的吸附发生。达到饱和压力时，可能出现吸附质凝聚。外表面相对较小的微孔固体，如活性炭、分子筛沸石和某些多孔氧化物，表现出这种等温线。对于I型等温线的材料来说，孔径的大小会导致等温线产生一定的差异。

I(a)型:孔径尺寸小于1nm的微孔材料
l(b)型:微孔材料及孔径尺寸小于2.5nm的介孔材料   
           
2型:II型等温线一般由非孔或大孔固体产生。B点通常被作为单层吸附结束的标志。

3型:III型等温线的特征曲线向相对压力轴凸出。这种等温线在非孔或大孔固体上发生弱的气-固相互作用时出现，而且不常见。

4型:IV型等温线由介孔固体产生，典型特征是等温线吸附曲线与脱附曲线不一致，可以观察到迟滞回线/在p/p0值较高的区域可观察到一个平台，有时以等温线的最终转而向上结束。

5型:V型等温线的特征是向相对压力轴凸起。V型等温线来源于微孔和介孔固体上的弱气-固相互作用，而且相对不常见。

6型:VI型等温线以其吸附过程的台阶状特性而著称。这些台阶来源于均匀非孔表面的依次多层吸附，这种等温线的完整形式，不能由液氮温度下的氮气吸附来获得。