Физическая адсорбция как метод определения площади поверхности

Величина поверхности навески катализатора является важнейшим фактором, определяющим ее активность, и поэтому путаница относительно активности различных препаратов возникла из-за отнесения ее к единице веса, а не к единице площади поверхности. Только недавно стало очевидным, что удельная поверхность данного катализатора сильно меняется в зависимости от способа получения и последующей истории образца катализатора. К счастью, был разработан относительно простой и точный метод измерения удельной поверхности катализаторов по физической адсорбции газа вблизи температуры его кипения, и теперь определение величины поверхности стало обязательной частью любого исследования каталитической активности [39]. Однако в отдельных частных исследованиях и при проверке газо-адсорбционного метода оказались полезными также другие методы, которые ниже будут кратко описаны. Все эти методы удобно разделить на две группы к первой из них относятся методы, оставляющие поверхность неизмененной и пригодной для дальнейшего изучения. Вторая группа включает методы, действующие на поверхность твердого тела таким образом, что ее приходится регенерировать или проводить дальнейшие исследования на параллельной навеске. [c.167]

ФИЗИЧЕСКАЯ АДСОРБЦИЯ КАК МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПЛОЩАДИ ПОВЕРХНОСТИ [c.44]

Физические свойства слоя эмульгатора, адсорбированного на поверхности раздела масло — вода, влияют на реологические свойства эмульсии, ее стабильность. Эти проблемы обсуждаются в других разделах книги. Сведения об адсорбции или ориентации молекул эмульгатора получают при изучении модели плоской поверхности раздела масло — вода, которую можно рассматривать как поверхность шарика с бесконечно большим диаметром. Основной принцип таких методов — определение площади, занимаемой каждой адсорбированной молекулой, при изменении давления на поверхности пленки. [c.182]

Площадь поверхности нанесенных компонентов необходимо знать для правильной оценки или выбора катализатора и способа его приготовления. Общую поверхность и носителя и активных компонентов определяют физическими методами, например по низкотемпературной адсорбции. Для измерения площади поверхности активных компонентов используют хемосорбционные и радиохимические методы. При хемосорбционном определении поверхности выбирают такие газы, которые адсорбируются только активными компонентами, и не могут адсорбироваться носителем. [c.25]

Вторая, более важная, причина обусловлена многообразием отраслей экономики и науки, с которыми, вероятно, придется иметь дело исследователю, решающему промышленную проблему. Так, например, химик, занимающийся разработкой окислительного процесса, может обнаружить, что осуществляемые им исследования привели его в область неорганической химии металлов, поскольку металлы являются активными ингредиентами используемого им катализатора. Очень скоро ему также понадобится информация о физических характеристиках носителя катализатора, и он примется читать литературу о размерах пор, площади поверхности, изотермах адсорбции, дифференциальном термическом анализе, исследовании с помощью электронного микроскопа и о целом ряде других методов определения свойств поверхности. Причем все это он будет осмысливать не только как ученый, но и как производственник. Аспиранту, занимающемуся научными исследованиями в университете, вероятно, приходится переваривать гораздо меньший объем литературы [c.160]

Особый интерес представляет вопрос об изменении теплоты адсорбции с заполнением. Эти кривые дифференциальных теплот лучше получать измерением интегральных теплот при прибавлении очень малых порций газа, чем путем наблюдения за теплом, освобождающимся в результате адсорбции больших количеств газа в течение более продолжительных периодов времени. Во всех исследованиях такого рода очень существенным обстоятельством является, конечно, определение величины поверхности. Наиболее удовлетворительным методом является измерение физической адсорбции не рекомендуется определять площадь поверхности по хемосорбции газов. Более подробные сведения читатель найдет в гл. 4. [c.492]

Адсорбционные методы измерения удельной поверхности катализаторов и доступной поверхности их активных компонентов. Удельная поверхность катализаторов чаще всего определяется по физической адсорбции инертных газов. В отсутствие специфических взаимодействий между адсорбентом и адсорбатом объем адсорбированного газа V пропорционален площади поверхности твердого тела. Помимо этого величина V является функцией температуры и давления. Для определения удельной поверхности наиболее удобно анализировать изотерму адсорбции, используя различные ее участки, [c.207]

Для ненанесепных образцов величину поверхности обычно определяют путем исследования физической адсорбции. Наиболее общим методом определения площади поверхности является метод, разработанный Брунауэром, Эмметтом и Теллером (1938, метод БЭТ). Однако этот метод неприменим для нанесенных катализаторов, так как он дает величину площади полной поверхности, а не площади поверхности только нанесенного вещества. В табл. 2 приведены результаты определения величины поверхности пористых стекол, содержащих окись никеля(П), методом БЭТ. [c.41]

А. В. Киселев (Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, химический факультет Институт физической химии АН СССР, Москва). М. М. Дубининым дан обзор методов определения удельной поверхности з в основном это методы БЭТ и капиллярной конденсации. Помимо отмеченных им трудностей применения метода БЭТ следует еще учесть 1) зависимость емкости монослоя от температуры (например, в интервале температур 65—110° К на графитированной саже уменьшается на 20% [1]) 2) невозмон-гность его применения при малых энергиях адсорбции (малых с). Последним объясняется указанное Дубининым в табл. 1 (стр. 257) резкое увеличение площади приходящейся на молекулу СвН и Н2О в плотном монослое (т. е. уменьшение ат) в результате замены групп ОН силикагеля па атом фтора (ослабление специфичности адсорбента). Хотя формально уравнением БЭТ и можно описать некоторую часть экспериментальной изотермы на модифицированных поверхностях, метод БЭТ в таких случаях неприменим, так как при малости с нельзя пренебречь влиянием неоднородности поверхности и взаимодействиями адсорбат — адсорбат. Однако для удобства сравнения экспериментальных данных для непористых и достаточно широкопористых адсорбентов целесообразно условиться величины адсорбции относить к 5, определенной методом БЭТ по азоту при —195° С и со ту, = = 16,2 А , не забывая, что величина хотя и слабо, зависит от при- [c.319]

Для определения удельной площади поверхности однокомпонентных катализаторов наиболее широко используется низкотемпературная полимолекулярная физическая адсорбция, теория которой развита Брюнауэром— Эмметом — Теллером (метод БЭТ). [c.176]

Для определения удельной поверхности адсорбентов по адсорбции газов обычно используют метод БЭТ. При этом вполне разумно принимают, что а" равна вандер-ваальсовой площади молекулы адсорбата. Кроме того, так как молекулы адсорбируемых газов обычно малы нли даже являются одноатомными, ориентация их на поверхности не играет особой роли. При адсорбции из растворов может иметь место как хемосорбция (и в этом случае 0 определяется площадью, занимаемой центрами адсорбции на поверхности адсорбента), так и физическая адсорбция (при этом о в основном зависит от площади молекулы адсорбата, определенным образом ориентированной на поверхности). [c.320]

Доступность поверхности катализатора для реагирующих газов играет важную роль при выборе твердого вещества, которое должно служить активным катализатором для гетерогенных газовых реакций. Чем больше для каждого данного катализатора величина новерхности, доступной для реагирующего газа, тем выше степень превращения этого газа в конечные продукты. Немногие катализаторы обладают поверхностями, характеризующимися энергетической однородностью в том смысле, что все адсорбционные центры являются равноценными и что каждая молекула адсорбата обменивается с адсорбционным центром одним и тем же количеством энергии. Если такой катализатор и может быть приготовлен, то его активность должна быть пропорциональна площади поверхности, соприкасающейся с адсорбируемым газом. Однако, как уже говорилось в главе 2, катализаторы а priori характеризуются некоторой неоднородностью новерхности и, кроме того, эта неоднородность индуцируется взаимодействием между адсорбированными частицами. Независимо от причины появления такой неоднородности результатом ее является то, что некоторые участки новерхности катализатора оказываются более активными, чем другие. В таком случае активность катализатора уже не будет просто пропорциональна величине поверхности а скорее, должна зависеть от характера распределения активности но доступной поверхности. Однако, несмотря на существование энергетически неоднородных поверхностей, имеется множество катализаторов, характеризующихся пропорциональностью между активностью и величиной поверхности, причем на долю какой-либо неоднородности приходится лишь небольшая часть всей химически активной поверхности. Одним из самых первых приложений измерений величины новерхности было предсказание отравления катализаторов. Е1сли при длительном исиользовании катализатора его активность снижается быстрее, чем величина новерхности, то можно иред-нолагать, что происходит отравление этого катализатора, а если уменьшение площади поверхности катализатора сопровождается соответственным снижением активности, то это указывает на термическую дезактивацию катализатора. Другим приложением определения величины поверхности является метод оценки эффективности носителей и промоторов. Носитель или промотор может либо увеличивать площадь поверхности, доступной для адсорбции и протекания реакции, либо повышать каталитическую активность в расчете на единицу площади поверхности. Следовательно, зная величину новерхности, можно предвидеть поведение катализатора и определить роль его поверхности в гетерогенных газофазных реакциях. Следует, однако, подчеркнуть, что часто химической активностью обладает лишь небольшая доля поверхности, определяемой с помощью физических методов. [c.160]

Физическая адсорбция вблизи температуры кипения адсорбата не является специфичной поскольку теплоты адсорбции низки, можно ожидать, что площадь поперечного сечения молекул адсорбата будет приблизительно одинаковой для жидкого и твердого состояния. Эмметт и Брунау-ер [35] и Брунауер, Эмметт и Теллер [36] разработали два метода [М, 36] определения числа молекул, соответствующего монослою, основанные на рассмотрении изотерм физической адсорбции. В первом методе, известном под названием метода точки В , объем монослоя соответствует началу линейной части изотерм, как показано на рис. 9. Во втором методе [36] (рис. 9) объем монослоя вычисляется из простого уравнения Брунауера, Эмметта и Теллера (БЭТ), выведенного приравниванием скорости адсорбции на свободной поверхности к скорости десорбции с первого слоя. При этом предполагается, что теплота адсорбции во втором и последующих слоях равна теплоте конденсации адсорбата Еь- Однако теплота адсорбции в первом слое обычно не равняется Еь- Уравнение БЭТ имеет вид [c.45]