气体在固体表面吸附的热力学模型及吸附等温式

描述气体在固体表面吸附的两个著名吸附等温式Langmuir公式和Bronauer—Emmett—Teller(B·E·T)公式可以由动力学方法和统计热力学方法导出。但在导出过程中,都要引进一些基本假定之外的附加限制和近似. 根据经典热力学的唯象特点,能建立气体在固体表面吸附的吸附表面相热力学模型.从吸附平衡是一种热力学相平衡这一观点出发,可以由相平衡原理十分简洁地导出Langmuir吸附等温式和多层吸附的B·E·T吸附等温式.     

甲醇在Pd（Ⅲ）面上的吸附和热解离

用XPS和静态SIM研究了110－600K温度范围内甲醇在Pd(Ⅲ）面上的吸附和解离表面化学反应。实验结果表明，甲醇在Pd(Ⅲ）面上的热解离反应途径依赖于其初始暴露量。在110K低温下，暴露量为1．5L时达到单层饱和吸附。在此暴露量以下，甲醇在表面的热解离占主导地位，其解离的中间吸附物有CH3ads、CH3Oads和H2Oads。这表明在Pd(Ⅲ）面上，不仅甲醇中O－H键，而且C－O键也被活化。而在初始暴露量大于1．5L时，甲醇从表面的热脱附趋于主导地位。Pd(Ⅲ）面上相对稳定的中间吸附物种CH3ads的存在可能有助于理解Pd催化剂在合成CH3OH、CH4、CH3OCH3和CH3CH3反应中的催化作用机理。     

气体在固体表面吸附等温式的热力学理论

气体在固体表面吸附等温式的热力学理论李学良，林建新（合肥工业大学化工学院，２３０００９）气体在固体表面吸附的等温式通常可由动力学、热力学或统计力学等传统方法￣［１］导出。但通常都只针对具体模型作推导，而很少对方法作较完整的论述。本文运用热力学方法，在...     

Dy对Pt—Dy／Al2O3催化剂表面吸附中心性质及其催化性能的影响

通过脉冲微型反应催化色谱装置，考察了正己烷在Ｐｔ／Ａｌ２Ｏ３和Ｐｔ－Ｄｙ／Ａｌ２Ｏ３催化剂上的转化反应：用ＴＰＤ、ＴＰＲ和ＨＯＴ技术研究了Ｐｔ－Ｄｙ／Ａｌ２Ｏ３催化剂的表面性质。     

金属Pt表面水蒸汽分子吸附的量子力学计算

基于电子与振动近似方法和密度泛函B3LYP理论, 氧和氢原子选择6-311G**基函数, Pt选择赝势基组LanL2DZ, 优化得到Pt-OH₂结构和微观性质, 稳态结构Pt-H₂O分子中, Pt与H₂O不在同一平面, Pt倾向于与O原子结合. 计算了100～898.15 K温度下, 水蒸汽分子在Pt表面吸附反应的热力学函数值和平衡压力, 拟合得到ΔS⁰,ΔH⁰, ΔG⁰, ln p与温度的函数关系. 室温以上ΔG⁰＞0 kJ•mol^－1, 水蒸汽分子在Pt表面不能稳定吸附; 200 K以下, ΔG⁰＜0 kJ•mol^－1, 能够稳定吸附. 计算了不同温度下水蒸汽分子在Pt表面发生解离反应的ΔG⁰和平衡压力, 室温以上ΔG⁰＞0 kJ•mol^－1. 100～898.15 K温度下, 水蒸汽分子在Pt表面不容易发生解离, 实际反应过程中以完整分子形式参与反应.     

蛋白质在固体表面吸附的研究进展

蛋白质在固体表面的吸附有多种理论模型和实验分析.蛋白质吸附主要包括分子传递、吸附、重排、交换、解吸等步骤.蛋白质在表面的状态由表面性能、静电作用及蛋白质自身性质等因素决定.蛋白质分子在界面吸附后发生构象改变,引起熵增.     

氨基酸在固体表面的吸附*

介绍了氨基酸在固体表面吸附的常见吸附模式和吸附等温线类型。在常见的等温式中Sips等温式能处理液相中吸附质浓度从低到高、吸附剂表面从均匀到不均匀等各种情形下的固/液吸附体系,得到的等温线一般归属4类：S型、L型、H型和C型;总结和讨论了各吸附参数对氨基酸吸附的影响,具体考察了氨基酸种类、固体表面的性质、溶剂种类、介质的pH、介质离子强度和温度等因素对氨基酸吸附的影响,指出通过优化各吸附参数,可以调整氨基酸和固体吸附剂之间的静电吸引力或疏水作用,达到最好的吸附效果;对氨基酸的固体吸附剂进行了分类阐述。     

水蒸汽在Pd表面吸附的热力学

用密度泛函方法和相对论有效原子实势分别对PdOH2、PdOH 及PdO 的几何构型进行了优化, 得到PdOH2分子为Cs构型, Pd 与H2O 分子不在同一平面, RPdO=0.2283 nm; PdOH 分子为2A'态, RPdO=0.1965 nm, ROH=0.0968 nm, ∠PdOH=110.186°; PdO分子基态为3Π, RPdO=0.1858 nm. 根据电子-振动近似理论计算了不同温度下金属Pd与H2O、OH及游离态O原子反应的生成热力学函数, 导出了反应平衡压力随温度的变化关系, 分析认为水蒸汽引起Pd合金膜中毒是由于H2O分子的离解产物OH和O原子吸附在膜表面所致.     

述评超临界温度气体在多孔固体上的物理吸附

本文简要述评超临界温度条件下气体在多孔固体上物理吸附平衡问题提出的背景, 工程应用, 及其理论基础方面存在的问题。     

Surface Organometallic Chemistry for Single-site Catalysis and Single-atom Catalysis

Although driven by different research interests, single-site catalysts and single-atom catalysts are both believed to be model systems bridging homogeneous and heterogeneous catalysis. The two concepts are similar but different. In this review, we will first explain the difference between single-atom catalysis and single-site catalysis, in terms of their goals, synthetic methods and coordination structures of corresponding catalysts. Then, we will introduce the surface organometallic chemistry method, a method traditionally used for synthesizing single-site catalyst. We will explain why it might benefit the single-atom catalysis community. At last, the choice of support to accommodate the method for synthesizing single-atom catalysts will be discussed.     

多组分气体吸附平衡理论研究进展*

关于多组分气体吸附平衡理论的研究之所以重要,一是因为其在分离技术中的应用前景,二是因为其尚不成熟。本文对临界温度以下多组分气体吸附平衡理论研究的进展、各种数学模型的特点及适用范围作了评述,并探讨了含超临界值组分的气体吸附平衡理论所面临的问题及其研究方向。     

计算化学在认识吸附现象中的应用*

吸附是重要的表面物理化学现象,其在工业实践及生活中有较多的应用。随着量子化学理论的发展及计算机技术的不断突破,采用计算化学的方法研究物质结构及化学反应已经变为现实,本文着重讲述如何采用计算化学方法研究吸附现象,在分子原子层次对吸附现象的本质进行模拟研究。     

D_2在Ni(100)表面离解吸附的量子动力学研究

用量子含时波包法研究了Ｄ２在镍表面顶－桥位上离解吸附量子动力学．计算了不同入射动能及初始振转态的离解几率．讨论了分子的同核对称性、转动取向和振动激发对离解几率的影响，并与其他理论计算结果做了比较．     

二组分气体在固体上吸附的研究(IV)

测定了丙酮－正己烷、甲苯－正己烷、苯－正己烷、正戊烷－正己烷四个二组分气体在部分石墨化的灯黑上的吸附等温线,并测定了单组分气体吸附等温线．对比了上述四个二组分气体,分别在硅胶、硅烷化硅胶和灯黑上吸附的十二个吸附体系的吸附规律．结果表明,二组分气体在吸附剂上的竞争吸附的强弱,基本上可以通过它们的纯组分气体在吸附剂上第一层吸附热Q1数值的大小加以预测．     

Chemistry of Soft Porous Crystals: Structural Dynamics and Gas Adsorption Properties

In this Minireview, we discuss the fundamental chemistry of soft porous crystals (SPCs) by characterizing their common structural features and the resulting structural softness and transitions. In particular, we focus on the recently emerging properties based on metastable transitions and those arising from local dynamics. By comparing the resulting adsorption properties to those of commonly applied rigid adsorbents, we highlight the potential of SPCs to revolutionize adsorption‐based technologies, considering our current understanding of the thermodynamic and kinetic aspects. We provide brief outlines for the experimental and computational characterization of such phenomena and offer an outlook toward next‐generation SPCs likely to be discovered in the next decade.     

十八烷基聚氧乙烯表面空间结构和蛋白质吸附行为研究

为探讨聚合物-水界面十八烷基聚氧乙烯链(SPEO)空间结构和白蛋白选择性吸附行为的内在联系,本文采用聚甲基丙烯酸甲酯接枝十八烷基聚氧乙烯(PMMA-g-SPEO),通过不同热处理方式获得了具有“环形链”(A)和“尾形链”(B)结构的两种模型表面.在A表面,水相接触角随水化时间的延长而迅速降低,最终亲水性的界面可同时有效阻抗白蛋白和纤维蛋白原的吸附,但不呈现对白蛋白的选择性吸附;而在B表面,水相接触角随水化时间的延长变化不大,最终疏水性的界面可在有效阻抗纤维蛋白原的吸附同时,有效诱导白蛋白的选择性吸附,具有聚氧乙烯(PEO)阻抗非特异性吸附和十八烷基选择性吸附协同作用的特点.     

Study of Protein Adsorption/Adhesion Behaviors on Solid Beads Surface with Different Surface Properties

Three kinds of chitosan (CS) derivatives have been prepared via polyethyleneimine (PEI) or polyethylene glycol (PEG) together with PEI modified chitosan. FTIR, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and thermal gravimetric analysis (TGA)/differential thermal analysis (DTA) proved the successful linkage, and XPS and zeta potential analysis show that these derivatives beads possess different surface nature. The PEI modified chitosan derivative is made in acid solution (A-PEI-CS) and the one added with additional PEG (PEG–CS-PEI) has showed higher swelling degree than their counterpart derivative prepared at basic condition (B-PEI-CS). Although the nitrogen content of A-PEI-CS is higher than that of B-PEI-CS, due to the better surface hydrophilicity, the B-PEI-CS beads are more capable of adsorbing bovine serum albumin (BSA) protein. Electrostatic attraction facilitates protein adsorption in a narrow acidic pH range while hydrophilicity hinders protein adhering to the beads’ surface at any pH.     

研究NO在SrTiO3表面的吸附特性

采用TPD实验方法测定了N¹⁸O在SrTiO₃表面吸附后的脱附谱, 揭示了气体脱附量的变化规律. 结果表明N¹⁸O在SrTiO₃表面吸附后脱附出大量的N¹⁶O气体, 还脱附出少量的N₂, N¹⁸O和N₂¹⁶O气体. 这说明了在吸附和脱附过程中N¹⁸O与SrTiO₃表面发生氧的同位素交换. N¹⁶O的脱附量随N¹⁸O气体暴露量增加而增加, 但当气体覆盖度超过一定值后, 脱附量趋于定值.