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高真空中的一些概念:单分子层、Langmuir

已有 2922 次阅读 2018-1-4 11:54 |个人分类:气固反应|系统分类:科研笔记

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1) 高真空中的一些概念:单分子层、Langmuir




In this study, the gas amount N is denoted by monolayers (ML) where 1ML = 1015 molecules cm2.





摘录学习:




http://muchong.com/html/201101/2834903.html


MBE的晶体生长速率一般是用ML/s表示,这是由测量设备RHEED决定的,它可以观察到多长时间生长了一层。ML/s 其实是可以和 nm/s相互转换的,但是因为各种材料的晶格常数不一致,单说生长了多少nm并没有说生长了多少个单层(ML)有物理意义。你看到零点几的ML,把它理解为其实就是一个厚度就行 。比如10秒是生长1ML,那么5秒就是0.5ML,



ML是单层,但它实际表征的是这一层的原子数目(或密度?),这样就可以解释分数ML了。
比如A材料,如果1ML有100个原子。那么0.2ML就是说他只沉积了20个原子。



吸附等温式

https://baike.baidu.com/item/%E5%90%B8%E9%99%84%E7%AD%89%E6%B8%A9%E5%BC%8F/3974003?fr=aladdin


目前已提出不同类型的数学式,各有其适用范围,常用的有以下两种:

①弗兰德里希(Freundlich)吸附等温式,在中等浓度时,其经验公式可表述为 (n>1)若取对数,则 为一直线方程式。式中:C是作用达到平衡时溶液的浓度;K、n是在一定范围内表示吸附过程的经验系数




②朗缪尔(Langmuir)吸附等温式,其基本形式可表达为


式中:Q为任一平衡状态时的吸附量;Qo为单位表面上达到饱和时最大极限吸附量;

b=Ka/ Kb为吸附与解吸的比例关系的比值。


该方程能较好地适合各种浓度,并且式中每一项都有较明确的物理意义。吸附等温式是定量研究环境中胶体对各种元素迁移的影响的重要方法。


③BET吸附等温式[1] ,其基本表达式为

,式中Vm为铺满单分子层所需气体的体积

;C为与吸附热有关的常数;

p,V为吸附时的压力和体积;

ps为试验温度下吸附质的饱和蒸汽压。此公式在朗缪尔单分子层吸附理论的基础上,提出的多分子层吸附理论

12-12









多分子层吸附理论主要有波拉尼吸附势能理论和BET理论。

单分子层一般是化学吸附,具有较强选择性,不可逆;物理吸附一般是单层或多层吸附,可逆,选择性小


单分子吸附层:只有直接与固体表面接触的分子才可能进行的吸附,也称单分子层吸附。发生单层吸附时,吸附质分子最多只能在吸附剂表面铺满一单分子层。化学吸附是单层吸附。
多分子吸附层:被吸附了的分子发生再吸附的现象。吸附剂表面附近一定的空间内存在有吸附力场,吸附质分子进入吸附力场就会被吸附,由于吸附力场有一定的空间范围,吸附可以是多分子层的。吸附力的大小随吸附层从内到外而逐渐降低.


https://baike.baidu.com/item/%E5%8D%95%E5%88%86%E5%AD%90%E5%B1%82%E5%90%B8%E9%99%84/12579097?fr=aladdin


朗缪尔吸附等温式是最早提出和应用最广的单分子层吸附等温式,基本假设是:

①吸附剂表面是均匀的,因而吸附热与覆盖度无关;

②吸附分子间无相互作用;

③吸附是单分子层的。

根据这些假设可从热力学、动力学或统计力学导出朗缪尔吸附等温式:

(1)
将式(1)转化为直线方程,可得:
(2)
式中a为在气体平衡压力为p时的吸附量;am为单分子层饱和吸附量;b为与温度和吸附热有关的常数。由式(2)可知,若以p/a对p作图可得一直线,由直线的斜率和截距可求得am和b值。
朗缪尔吸附等温式能较好地代表I型吸附等温线(见吸附),它指出:在很低的压力下吸附量与气体平衡压力成正比;在压力很大时吸附量为常数,吸附剂表面近于被单分子层吸附质所饱和。
朗缪尔吸附等温式对许多实际体系是适用的,但仔细分析后,发现实验结果与理论计算值有差异:温度越低,偏差越大,这是因为温度低时多分子层吸附的可能性增加;压力很低时吸附量的实验值比公式预示值高,这是因为I.朗缪尔采用的假设与实际情况并不完全一致,即吸附剂表面很难是完全均匀的。

单分子层吸附一般都可用朗缪尔吸附等温式描述,但能用朗缪尔吸附等温式代表的吸附等温线并不一定都是单分子层吸附。例如,微孔吸附剂吸附时,最多只能填满孔隙,故有最大吸附量值,但它可以形成二或三分子层吸附。



文献摘录






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1 魏焱明

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