附劑表面的非均勻性是普遍的存在,其原因是很多吸附劑具有復(fù)雜的結(jié)晶和幾何結(jié)構(gòu)。以及其化學(xué)組成,這是吸附劑的非均勻性的主要來源,有人曾做這樣一個(gè)試驗(yàn),即隨機(jī)從一袋活性炭中取出一個(gè)活性炭樣品,然后對(duì)這個(gè)樣品中每一?;钚蕴孔鑫降葴鼐€,結(jié)果發(fā)現(xiàn)每一個(gè)等溫線都不相同,這就充分證明吸附劑表面是非均勻的。然而,即使在理想晶體中,其主表面、邊棱及頂角處的吸附性能也是不相同的,與此相似,具有復(fù)雜的化學(xué)組成的吸附劑,其表面含有許多暴露在外的原子和官能團(tuán),會(huì)與吸附質(zhì)分子相互作用。表面上強(qiáng)鍵合雜質(zhì)的存在,會(huì)影響吸附劑的吸附性能,分子尺度的表面缺陷,如移位、空位、缺陷、斷裂及化學(xué)污染也可能是
非均勻性的主要來源。
總之,表面非均勻性歸納起來,就是杰羅尼克曾經(jīng)說的幾點(diǎn):
(1)晶體平面、晶體邊緣和頂角及暴露于表面可用于吸附的不同類型的各種原子和官能團(tuán);
(2)表面晶體結(jié)構(gòu)的不規(guī)則性;
(3)與表面強(qiáng)力鍵合的雜質(zhì)。
在吸附過程中,對(duì)中孔、大孔和無孔的光滑平面的吸附劑,非均勻性對(duì)吸附起著非常重要的作用,而對(duì)微孔吸附劑,其非均勻性主要來源于復(fù)雜的孔結(jié)構(gòu)。它含有不同大小的孔徑和形狀的微孔,由于微孔中的相對(duì)孔壁力場加合的結(jié)果,微孔愈小,吸附勢(shì)愈大,這是微孔吸附劑的非均勻性的來源。
我們?cè)谌粘J褂玫乃械奈絼?,均為非均勻性的。均勻性的吸附劑,即理想的吸附劑,?shí)際上是不存在的。葉繞道娃和杜比寧曾經(jīng)指出,對(duì)具有非常微小孔的活性炭,其表面能量的不均勻性,表現(xiàn)得異常顯著。由于這些微小孔相對(duì)孔壁的吸附力場加合,吸附勢(shì)的最大值是與這些最微小孔相符合的。活性炭、分子篩及硅膠等,它們均為多孔吸附劑,它們的孔隙大小都有一個(gè)分布范圍,有單峰分布、雙峰分布或?yàn)槎喾宸植?,即使孔隙大小和形狀都一樣,只能是均一的孔,而能量仍然為非均勻性的?/p>
吸附劑的“絕對(duì)”非均勻性由表面非均勻性和微孔結(jié)構(gòu)非均勻性組成。如果吸附劑表面上的各點(diǎn)吸附性的質(zhì)均不相同,即認(rèn)為這種吸附劑為“絕對(duì)”非均勻的。在“絕對(duì)”非均勻吸附劑上吸附時(shí),吸附質(zhì)分子的能量狀態(tài)相應(yīng)于吸附勢(shì)最小的位置。由吸附實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù),只能是“相對(duì)”非均勻性的信息。吸附質(zhì)可看作固體絕對(duì)非均勻性的探針,給出那些吸附過程中能被吸附質(zhì)分子“探測”的吸附中心的信息。雖然絕對(duì)非均勻性與相對(duì)非均勻性之間有一定聯(lián)系,但很難在它們之間找到定量關(guān)系。
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