标题吸附等温线及其分类

  当温度一定时，压力（平衡浓度）和1g吸附剂上吸附的吸附质的量的关系曲线称为吸附等温线。虽然文献中曾报道过许多不同形状的气体吸附等温线，但绝大多数可以归纳成如下图六类吸附等温线，分别为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型、Ⅵ型吸附等温线。图中纵坐标表示吸附量，横坐标为相对压力P/P0,P0表示气体在吸附温度时的饱和蒸汽压，P表示吸附平衡时气相的压力。各种吸附等温线对应着吸附时气体在固体表面上的排列形式，固体的孔、表面积、孔径分布以及孔容积等有关信息。

 

 

 

Ⅰ型吸附等温线，又称为Langmuir吸附等温线。化学吸附或气体在开发表面的单分子层物理吸附，可以得到Ⅰ型吸附等温线。对于微孔材料来说，微孔内相邻面的气固作用势能相互叠加，使得微孔对气体的吸附作用显著增强，低压下吸附量便迅速升高，达到一定值后等温线出现平台。这是由于样品的外表面积比孔内表面积小的多，吸附量受微孔的孔体积控制，所以压力继续升高吸附量基本保持不变。这表明：第一，发生在微孔内的吸附已经结束；第二，发生在外表面的吸附相对于微孔内吸附可以忽略不计。当吸附剂的孔径分布非常均一，孔径为分子尺度大小时，吸附等温线在低压下笔直上升，迅速达到饱和。气体在炭分子筛、沸石、微孔硅胶上的吸附，呈现这类等温线。

Ⅱ型吸附等温线，常称为S型等温线。当在非多孔性固体表面或大孔材料上进行单一多层可逆吸附时，一般呈现Ⅱ型吸附等温线。由于吸附剂表面的吸附空间没有限制，随着压力的升高吸附由单分子层向多分子层过渡。

Ⅲ型吸附等温线，这种类型极其少见。吸附质与吸附剂的相互作用很弱且小于吸附质分子间的相互作用。低压下气体分子仅吸附在固体表面少数的活性位上，随着压力的升高，气体分子优先吸附在已被吸附的分子附近形成团簇，因此在吸附剂表面没有形成完整的单分子层情况下，在局部已经形成多分子层吸附。

 

 

   Ⅳ型吸附等温线。中孔材料的吸附呈Ⅳ型吸附等温线。在较低的相对压力（P/P0）区，吸附等温线凸向上，与Ⅱ型等温线相同，吸附机理也基本一致。当相对压力达到一定值时，吸附质在中孔内发生毛细凝聚现象，吸附量陡然上升。当所有中孔的毛细凝聚结束后，吸附只在远小于内表面的外表面上发生，吸附等温线出现平台。由于发生毛细凝聚现象，就产生了脱附等温线和吸附等温线无法重合，脱附等温线在吸附等温线上方，就是我们通常说的吸附滞后现象

   Ⅵ型吸附等温线，又称阶梯型等温线，是一种非常特殊的等温线，是固体均匀表面上的谐式多层吸附的结果（如氪在某些洁净金属表面上的吸附）。BET多分子层理论的一个假设是被吸附的分子只受固体表面或下面一层已经被吸附的分子作用，同层的相邻分子之间不存在作用力。当气体在不均匀表面上发生吸附时，吸附分子之间的侧面作用常被表面的不均匀性所掩盖。如果能完全排除表面不均匀性的影响，真正均匀表面上吸附分子之间的侧面作用不能忽略，吸附达到一定压力时，就会发生二维凝聚，导致等温线呈阶梯状，每一台阶代表吸附满一层分子层。具有球对称结构的非极性气体分子（如氩、氪、甲烷）在经过处理后的炭黑上的吸附等温线就是阶梯状的。