Экспериментальное изучение структуры адсорбционного слоя

Современное изучение адсорбционных и каталитических свойств твердых пористых тел немыслимо без знания площади их поверхности и внутренней структуры. Эти показатели с точки зрения физической адсорбции и каталитических процессов наряду с химической природой поверхности являются наиболее важными характеристиками адсорбентов и катализаторов. Во-первых, величина удельной поверхности определяет количество вещества, адсорбируемого единицей массы адсорбента, дает необходимые сведения о характере адсорбционного процесса, о наличии моно- или полимолекулярно-адсорбцион-иых слоев, позволяет сравнить результаты теоретических вычислений адсорбции, поверхностной энергии, работы и теплоты адсорбции с экспериментальными данными и целым рядом других факторов, тесно связанных с применением адсорбентов (катализаторов) в различных отраслях промышленности и народного хозяйства. Во-вторых, удельная поверхность и структура адсорбентов дают возможность глубже понять механизм адсорбции и гетерогенных каталитических реакций, протекающих на поверхности и в объеме адсорбента (катализатора), позволяют судить о количестве и протяжспности активных центров, а также о кинетике и избирательности сорбционного и каталитического процессов. [c.102]

II. 3. Экспериментальное изучение структуры адсорбционного слоя [c.67]

Все более широкое применение мицелл в качестве модельных систем связано с их термодинамической устойчивостью, простотой структуры, а также сходством поверхности раздела мицелла — раствор с поверхностью монослоев, мембран и адсорбционных слоев. Можно рассматривать мицеллу как монослой, замкнутый на себя. Поэтому мицеллярные системы особенно полезны при постановке и разрешении многих проблем, касающихся структуры микроокружения в системах с развитой поверхностью раздела. Основное достоинство мицеллярных растворов — относительная легкость применения различных экспериментальных методик, используемых при изучении растворов, но трудно применимых к реальным поверхностям и мембранам. [c.327]

Для разработки и прогнозирования адсорбционных процессов необходимо детальное изучение структуры конкретной поверхности и ее изменений в процессе адсорбции, достигаемое применением экспериментальных методов исследования структуры, состава и возбужденных состояний поверхностей — как чистых, так И" покрытых адсорбционным слоем. В последние годы все шире применяют оптические, дифракционные и спектроскопические методы. Развитие сверхвысоковакуумной техники привело к разработке и широкому использованию нескольких десятков методов, в которых зондами являются электроны, ионы и электромагнитное излучение з них сравниваются данные, полученные до адсорбции, после адсорбции и после десорбции. Современный обзор дан в монографии Адамсона [7]. [c.139]

В практике добычи нефти активные компоненты адсорбируются и на металле. Экспериментальные и теоретические исследования были посвящены изучению строения и свойств адсорбционных слоев на границах раздела металл — масло с различными присадками. Наиболее подробно структура и свойства этих слоев описаны в монографии А. С. Ахматова [3]. Им отмечается, что структурно-механические свойства цепных молекул и кристаллов углеводородов, составляющих граничные слои, изучены еще очень мало. Граничные слои по своему строению подобны монокристаллу, образованному цепными полярными молекулами углеводорода в объеме. Однако на строение и свойства этого граничного кристалла существенно влияет силовое поле твердой фазы. Действие этого поля распространяется на расстояние в сотни и тысячи ангстрем от твердой поверхности [3, 29, 44]. Впервые эти силы были измерены Б. В. Дерягиным и И. И. Абрикосовой [44, 41, 49, 61]. Расстояние, на которое распространяется их действие, оценено ими в 0,04 мк [42, 43]. [c.45]

Теоретическое и экспериментальное изучение адсорбции из разбавленных растворов дает возможность понять механизм процесса и условия формирования адсорбционного слоя, определяющие его структуру. В случае же адсорбции из растворов, концентрация которых отвечает реальным системам, сами растворы обладают собственной структурой, влияющей на процессы адсорбции, и можно говорить об адсорбции не только изолированных макромолекул, но и молекулярных агрегатов. [c.33]

Определение характера зависимости структуры адсорбата от строения адсорбента является важной проблемой при изучении адсорбции и гетерогенного катализа. Многие исследования составили теоретическую и экспериментальную основу представления о так называемом геометрическом факторе в гетерогенном катализе [1]. В большинстве этих работ изменение геометрической структуры адсорбента достигалось путем полного или частичного изменения его химической природы, В качестве адсорбента использовали различные металлы, сплавы и твердые растворы. При этом изменение геометрии поверхности сопровождалось более или менее резким изменением химии поверхности, что затрудняло дифференциацию влияния структурных и химических факторов на поверхностную активность катализатора. Хотя эт факторы взаимосвязаны, интересно было бы выяснить, влияют ли изменения в топологии поверхности адсорбента, не сопровождаюш иеся существенными изменениями в его химическом составе, на протекание поверхностных реакций. Если поверхностная реакция протекает по механизму, при котором важное значение имеет ориентация адсорбционного слоя по отношению к адсорбенту, то совершенно очевидно, что при любом геометрическом расположении иоверхностных атомов адсорбента образуются промежуточные комплексы, различающиеся по структуре и энергии. В результате при варьировании [c.157]

Несмотря на обшрфные экспериментальные исследования по изучению адсорбционных слоев асфальтово-смолистых веществ, нельзя считать, что условия образования этих слоев, их структура и размер до конца изучены. Здесь еще много неясного и противоречивого. Некоторые исследователи [53-55, 58, 80], например, считают, что образующиеся адсорбционные слои асфальтовосмолистых веществ покрывают поверхность породы равномерной тонкой пленкой, толщина которой зависит от величины адсорбции асфальтенов на единице поверхности. [c.27]

При адсорбции на твердых телах разной природы проявляются молекулярные и химические взаимодействия во всем их разнообразии от ван-дер-ваальсовых взаимодействий до образования нестойких донорно-акцепторных соединений и прочных ковалентных связей. Исследование этих взаимодействий в случае адсорбции имеет свои преимущества. Во-первых, в отличие от газов и жидких растворов, силовые центры на поверхности адсорбента фиксированы. Во-вторых, в отличие от объема твердого тела, на поверхности можно реализовать невозмущенное состояние отдельных функциональных групп, например гидроксильных. Вместе с тем, поверхностные соединения и адсорбционные комплексы можно изучать с помощью химических и физических методов, дающих богатую информацию о химии поверхности, природе адсорбционного взаимодействия и состоянии адсорбированного вещества. Здесь нашли широкое применение химические, изотопнообменные, дифр актометрические и спектроскопические методы исследования состава и структуры поверхностного слоя твердого тела и поверхностных соединений, спектроскопические и радиоспектроскопические методы изучения состояния адсорбционных комплексов, а также статические и динамические (в частности, хроматографические и калориметрические) методы измерения изотермы адсорбции, теплоты адсорбции и теплоемкости адсорбционных систем. Однако исследованию адсорбции комплексом этих методов долгое время мешала неоднородность состава и структуры самих объектов исследования — традиционно применявшихся адсорбентов (активные угли, силикагели и другие ксерогели). В результате, во-первых, образовался разрыв между молекулярными моделями адсорбции, используемыми в теоретических исследованиях, и экспериментальными данными, получаемыми на адсорбентах, по степени чистоты и неоднородности структуры весьма далеких от теоретических моделей. Благодаря этому молекулярная теория адсорбции не находила экспериментальной базы, и ее развитие задерживалось. Во-вторых, выпускавшийся набор адсорбентов не смог удовлетворить и запросы новой техники. Например, для использования в хроматографии [c.5]

Приведенные выше экспериментальные данные свидетельствуют о том, что метод нерастворимых, монослоев (МНМ) позволяет в принципе решать два типа структурных задач. Во-первых, он может быть использован для анализа структуры макромолекул в блоке полимера и на его поверхности. Во-вторых, он дает возможность исследовать конформационное состояние и ориентацию макромолекул в тонких пленках на границе фаз в функции плотностц их упаковки и энергетики взаимодействия с подложкой. Надо подчеркнуть, что в рамках этой второй задачи нерастворимый монослой можно рассматривать и как достаточно удачную модель адсорбционного слоя полимера на твердой поверхности. Это, в частности, было показано нами при сравнительном изучении структуры и свойств мономолекулярных пленок ПДМС, перенесенных на стекло с поверхности воды и полученных на стекле адсорбцией из растворов [24, 25]. [c.215]

Когда мягкий кокс постепенно подвергается графитизации при температурах до 3000°С, отражение (101) начинает появляться только для диаметра сетки больше 150 А. Это указывает на то, что межплоскостные силы между ароматическими макромолекулами (для сеток указанного размера или большего) становятся достачно большими по сравнению с дезориентирующими факторами и обеспечивают параллелизм слоев [803, 804]. С другой стороны, интересно отметить, что в то время как кокс и ретортный графит при нагревании до температуры, несколько большей 1500°С, очень быстро превращаются в крупнокристаллический графит, при нагревании сажи или активированного углерода процесс графитизации за счет увеличения диаметра углеродной гексагональной сетки и числа параллельных слоев оказывается застопоренным на очень ранней стадии. Сопоставление адсорбционных и каталитических свойств различных сортов углерода по-казьгвает, что активность углерода уменьшается в следующей последовательности активированный древесный уголь, сажа, кокс >или ретортный графит. Экспериментальные данные, иллюстрирующие это различие (табл. 3), относятся к аморфному углероду, образующемуся из тазовой фазы [450]. Как уже указывалось, при рентгенографическом изучении структуры пиролитического углерода различного происхождения, нагретого до высокой [c.40]

Широкое использование газотралспортных систем ддр выращивания полупроводниковых структур настоятельно требует знания процессов, происходящих в этих системах. Одним из существенно важных процессов, характерных для газотранспортных систем, является адсорбция газовых молекул на растущую поверхность кристалла. Многокомпонентная и химически активная газовая фаза создает трудности в экспериментальном изучении адсорбции. Выход из данной ситуации можно видеть в теоретических оценках равновесного состава адсорбционных слоев методами статистической физики. Полученные оценки могут быть использованы для прогнозирования физико-химических процессов роста кристаллов и эпитаксиальных пленок в газотранспортных системах. [c.63]