技术分享 | 一文了解物理吸附与化学吸附的含义与异同

2024-04-12 12:06:14, 安东帕康塔 安东帕(上海)商贸有限公司


介绍

气体分子在固体表面的吸附机理极为复杂,其中包含物理吸附和化学吸附。二者之间的本质区别是气体分子与固体表面之间作用力的性质。

首先,谈谈吸附指的是什么?

吸附是指一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面上,即物质在界面上富集变浓的现象。在气/固系统中,吸附发生在邻近固体表面的结构上。其中,发生吸附的固体材料称为吸附剂(如活性炭、硅胶、分子筛、氧化铝等);被吸附的物质称为吸附质(如氮气,氩气,CO2,氪气等);处于流动相中,但与吸附质组成相同的物质称为吸附物质。吸附过程分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附

物理吸附是一个普遍的现象,存在于接触吸附气体(吸附物质)的固体(吸附剂)表面。物理吸附由分子间作用力(范德华力)引起,它的性质类似于蒸汽的凝聚和气体的液化。

由于任何分子间都有作用力,所以物理吸附是无选择性的,为可逆吸附,其活化能小,吸附和脱附都较容易。物理吸附可以是单分子层吸附和多分子层吸附。

物理吸附测量方法主要有三种:静态容量法、流动法和重量法。当前广泛应用的物理吸附仪大都是根据静态容量法而设计的,其主要测量的是在一定温度下,样品吸附量与压力的关系,即吸附等温曲线。

化学吸附

化学吸附是由于吸附质分子与固体表面原子(或分子)发生电子的转移、交换或共有,形成吸附化学键而产生的吸附。

化学吸附具有选择性,仅发生单分子层吸附,大多为不可逆吸附,活化能大,脱附往往需要较高的温度,其吸附所涉及的力与化学键力相当,比范德华力强得多。

根据测试方法的不同,化学吸附可分为静态化学吸附和动态化学吸附。静态化学吸附分析常需在高真空容量装置上进行。动态化学吸附用于测量样品在流动气氛下,气体流过样品后组分的变化。动态化学吸附通常包括程序升温技术,如程序升温还原(TPR),程序升温脱附(TPD),程序升温氧化(TPO),程序升温表面反应(TPSR)等,以及脉冲化学吸附。

实际吸附过程中,可能同时存在物理吸附与化学吸附。通常来说,在低温下以发生物理吸附为主,而化学吸附常需要一定的温度条件。

物理吸附vs化学吸附特点一览表

安东帕气体吸附仪

物理吸附技术可用于材料的表面积、孔径、孔容、吸附热及吸附动力学等的研究。化学吸附是用于表征催化剂和其他涉及反应表面的材料的有效方法,可对催化剂活性表面积、金属分散度及酸性位等性质进行研究。

安东帕有多款物理和化学吸附仪,包括如最新推出的Autosorb 6x00系列多功能物理/化学吸附仪,Nova系列物理吸附仪,以及ChemBET Pulsar TPR/TPD全自动化学吸附仪等,可对材料的孔结构和物理化学吸附性能等进行全面表征。

编者:安东帕应用团队                                                                    联系我们:4008203230


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