不同气体在不同金属表面的活化吸附与非活化吸附
B. 均匀吸附与非均匀吸附 均匀吸附：表面活性中心能量分布一致 非均匀吸附：表面活性中心能量不一样
C. 解离吸附与缔合吸附
解离吸附：表面被吸附分子吸附时化学键断裂 缔合吸附：具有电子或孤对电子的被吸附分子 不必发生化学键的断裂，这种化学吸附称缔合 吸附
Adsorption
Desorption
To solid surface To gas phase 吸附量（ quantity of adsorption ）
(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积
qV
单位：m3 g1
m
(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量
q n m
单位：mol g1
吸附量与温度、压力的关系
二、氧的化学吸附态
1、金属表面 吸附过程相对比较复杂，一般会发生氧化作用直
至体相。而对于一些只在表面形成氧化层（如W）对 于金属银的吸附可以认为是在表面形成自由基（O2·、 O·）也有认为形成了（O2-、O-）
2、金属氧化物表面 呈现多种吸附态，即电中性的分子氧、带负电
荷的离子氧（O2-，O-，O2-）
对于一定的吸附剂与吸附质的系统，达到吸附平衡 时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：
q f (T, p)
通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系， 例如：
(1)T =常数，q = f (p)，称为吸附等温式 (2)p =常数，q = f (T)，称为吸附等压式 (3)q =常数，p = f (T)，称为吸附等量式
1.2 物理吸附和化学吸附 (Physical adsorption and Chemical adsorption)
物质尤其指气体或液体与固体之间的吸附可分 为物理吸附和化学吸附
❖物理吸附的特点：没有选择性，可以多层吸附， 吸附前后，被吸附分子变化不大，吸附过程类 似于凝聚和液化过程。
❖化学吸附的特点：有选择性，只能单层吸附， 吸附过程中有电子共享或电子转移，有化学键 的变化电子云重新分布，分子结构的变化。
表面吸附和孔内扩散
主要内容
1 物理吸附与化学吸附 2 化学吸附类型和化学吸附态 3 吸附平衡与等温方程 4 催化剂表面的测定 5 催化剂的孔结构和孔内扩散
1.1气体吸附常识 (commonsense on gas adsorption)
A. 固体表面的特点
平台 平台空位
附加原子 台阶附加原子
单原子台阶
温度对物理化学吸附的影响
吸 附
量1
4 2
1、物理吸附;
2、化学吸附
3、化学脱附；
4、化学脱附后往
3 往不会按原路返 回。
温度
1.3 化学吸附位能 (Chemical adsorption potential)
化学吸附的位能图（示意图）
初态
Ea Ed
Qc
终态（即吸附态）
物理吸附——化学吸附转变的位能示意图
Transition state structure of CH4 on corrugated Ru(112¯ 0) surface，J.Phys. Chem. B 2002, 106, 6200–6205
Structures and relative energies of NHads and Oads along {211} Pt, Phys. Chem. Chem. Phys. 2007, 9, 3522–3540.
物理吸附和化学吸附区别
Physical adsorption Chemical adsorption
Force Layer Selectivity
van der Waals interaction
Mono or multiple layer
None
Chemical bond Mono layer Yes
MMMM MMMM MMMM
金属表面示意图
A+
B
A+
B
A+
B
A+
B
A+
B
A+
B
A+
B
A+
离子型晶体的表面示意图
氢分子在Ni表面由物理吸附转为化学吸附示意图
HH HH
Ni
Ni
HH
Ni
Ni
HH
H
Ni
Ni
H
H
Ni
Ni
H
H
Ni
Ni
Ni
吸附平衡与吸附量
吸附平衡（adsorption equilibrium）
实验方法： 红外光谱 俄歇电子能谱 低能电子衍射谱 高分辨电子能量损失谱 X-射线光电能谱 紫外光电子能谱 表观电位能谱 场离子发射及质谱 闪脱附技术等
一、氢的化学吸附态
1、金属表面(发生均裂)
HH
HH
H2 + M M M M OR M M
2、金属氧化物表面(发生异裂)
H2+ Zn2+O2-
H- H+ Zn2+ O2-
Heat of adsorption
Rate of adsorption
20～40kJ/mol
Fast to equilibrium (Ads. and Des.)
40～400kJ/mol
Slow to equilibrium, Temperature,
化学吸附的本质是形成了化学键: 固体表面上的原子或离子与内部不同，它们还有空 余的成键能力或存在着剩余的价力，可以与吸附物 分子形成化学键。因而吸附是单分子层的。
扭结原子
固体表面的特点是：
a. 固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是 不均匀的，所以固体表面也有表面张力和表面能 b．固体表面分子（原子）移动困难，只能靠吸附 来降低表面能 c．固体表面是不均匀的 ，不同类型的原子的化 学行为、吸附热、催化活性和表面态能级的分布 都是不均匀的。
d．固体表面层的组成与体相内部不同
1.4. 吸附在多相催化中的作用
1 物理吸附与化学吸附 2 化学吸附类型和化学吸附态 3 吸附平衡与等温方程 4 催化剂表面的测定 5 催化剂的孔结构和孔内扩散
2.1. 吸附类型
A. 活化吸附与非活化吸附
活化吸附：气体分子活化吸附时需要加外加能量 非活化吸附：气体分子活化吸附时不需要加外加能量
解离吸附:
H2 + 2M——2HM CH4 + 2M—— CH3M ＋ HM 缔合吸附:
缔合与解离吸附并存:
吸附强度规律: 炔烃 > 双烯烃 > 烯烃 > 烷烃 O2 > C2H2 > C2H4 > CO> H2 > CO2 > N2
2.2. 化学吸附态
吸附态：分子或原子在催化剂表面吸附时的化 学状态、电子结构及几何构型