纳米多孔材料内的吸附与扩散PDF电子书下载

第1章 统计力学基础 1

1.1 概述 1

1.1.1 热力学函数及其相互关系 1

1.2 微观状态和宏观状态的定义 3

1.3 系综的定义 4

1.4 正则系综 5

1.5 正则系综配分函数中α和β的计算 7

1.6 巨正则系综 8

1.7 巨正则系综配分函数中α、β和γ的计算 10

1.8 粒子间不存在相互作用系统的正则配分函数 12

1.9 分子配分函数的解析 13

1.10 密度函数理论 15

1.11 不可逆过程的热力学 18

1.12 不可逆过程的统计力学 20

1.12.1 关联函数和普遍化敏感度 21

1.12.2 均方位移和自扩散系数的计算 22

参考文献 26

附录1.1 Legendre转换 28

附录1.2 拉格朗日乘子 29

附录1.3 计数的方法 30

附录1.4 变量微积分 31

第2章 固体表面吸附 33

2.1 定义和术语 33

2.1.1 吸附的含义 33

2.1.2 吸附过程中的相态和组分 33

2.1.3 多孔材料 35

2.2 界面层、吉布斯分离面及吉布斯吸附 35

2.3 气固吸附热力学 38

2.3.1 吸附作用力 38

2.3.2 等量吸附热与微分吸附热 39

2.3.3 宏观吸附常数和微观吸附常数之间的关系 40

2.4 气体和蒸气在多孔材料上的吸附 41

2.4.1 容积法测量吸附等温线 41

2.4.2 蒸气吸附法对多孔材料的表征 43

2.5 容积法的应用 44

2.5.1 容积法比表面及孔隙自动测试系统 44

2.5.2 氮气77 K在沸石上的吸附等温线 45

2.5.3 NH3在AIPO4-5及FAPO-5分子筛上吸附热的测量 47

参考文献 48

第3章 微孔及比表面的估算方法 51

3.1 概述 51

3.2 Dubinin及Osmotic吸附等温线 52

3.2.1 Dubinin吸附等温线 52

3.2.2 渗透吸附等温线 54

3.3 Langmuir和Fowler-Guggenheim型吸附等温线方程 56

3.3.1 概述 56

3.3.2 应用巨正则系综的方法描述沸石吸附过程 57

3.3.3 关于Langmuir型及Fowler-Guggenheim型吸附等温线关系的评述 61

3.4 t-Plot方法 64

3.5 关于应用Dubinin、LT、Osmotic、FGT吸附等温线及t-Plot方法测量微孔体积的评述 67

3.6 BET方法 70

3.7 Horvath-Kawazoe法 74

参考文献 78

第4章 中孔纳米材料的表征 82

4.1 概述 82

4.2 毛细凝聚 82

4.3 毛细凝聚的宏观理论 85

4.3.1 开尔文-科汉方程 85

4.3.2 Derjaguin-Broeckhoff-de Boer理论 92

4.3.3 描述多层吸附及孔凝聚的宏观理论的一些结论性评述 93

4.4 密度函数理论 94

4.4.1 密度函数理论简介 94

4.4.2 孔分布的计算 96

4.4.3 描述狭缝形孔、圆柱形孔和球形孔内吸附的非局部密度函数理论 96

4.4.4 描述吸附的分子模型的结论性评述 104

参考文献 105

第5章 多孔材料中的扩散 109

5.1 概述 109

5.2 菲克定律 109

5.3 传递、自扩散及修正系数 111

5.3.1 传递扩散和自扩散 111

5.3.2 多孔材料中的扩散和参照物 112

5.3.3 传递系数D、修正系数D0及扩散系数的关系 113

5.3.4 沸石中传递系数D、修正系数D0及自扩散系数的关系 114

5.4 均方根位移、布朗运动和气相扩散 114

5.4.1 均方根位移 114

5.4.2 气相扩散与随机运动 115

5.5 多孔介质中的传递机理 117

5.6 黏性流、努森流和过渡流 119

5.7 多孔模型体系中的黏性流和努森流 121

5.7.1 柱形直孔中的黏性流 121

5.7.2 柱形直孔中的努森流 121

5.8 多孔膜材料中的传递 123

5.8.1 膜 123

5.8.2 多孔膜中的渗透机理 123

5.8.3 膜中的黏性流动 125

5.8.4 膜中的努森流 126

5.8.5 过渡流 127

5.8.6 吸附相中的表面流 127

5.8.7 沸石基多孔陶瓷膜渗透率的实验研究 129

5.9 沸石及相关微孔材料中的扩散 131

5.9.1 沸石类材料的扩散模型 132

5.9.2 非常规扩散 136

5.9.3 研究沸石中扩散的实验方法 139

参考文献 145

第6章 活塞流吸附反应器 152

6.1 动态吸附 152

6.2 活塞流吸附反应器模型 154

参考文献 159

第7章 无定形多孔吸附剂：二氧化硅和活性炭 164

7.1 无定形二氧化硅的基本特征 164

7.2 无定形二氧化硅的形貌和表面化学 165

7.3 沉淀无定形二氧化硅的合成 168

7.4 二氧化硅改性 171

7.5 活性炭的基本特性 172

7.6 活性炭形态、表面化学和表面改性 173

7.7 活性炭制造技术 175

7.8 沉淀二氧化硅在气相吸附过程中的应用 177

7.8.1 沉淀二氧化硅对NH3、H2O、CO、N2O、CO2和H2S的吸附作用 177

7.8.2 沉淀二氧化硅在储氢方面的应用 179

7.8.3 沉淀二氧化硅对挥发性有机物的吸附 180

7.9 活性炭和其他含碳材料在气相吸附过程中的应用 181

7.9.1 用活性炭吸附H2O和CO2以及去除H2S和SO2 181

7.9.2 活性炭和其他碳材料用于储氢 183

7.9.3 活性炭和其他碳材料用于甲烷存储 184

7.9.4 活性炭对挥发性有机物的吸附 185

7.9.5 活性炭在空调中的应用 185

参考文献 186

第8章 晶体及有序纳米多孔材料 195

8.1 概述 195

8.2 沸石和介孔分子筛的基本特性 196

8.3 结构 197

8.3.1 晶体微孔材料 197

8.3.2 有序介孔材料 200

8.4 合成与改性 203

8.4.1 沸石合成 203

8.4.2 沸石改性 205

8.4.3 有序介孔硅材料的合成 206

8.4.4 有序介孔硅材料的改性 209

8.5 晶体及有序纳米多孔材料在气体分离和吸附中的应用 211

8.5.1 气体净化 211

8.5.2 变压吸附 215

8.5.3 其他分离应用 216

8.5.4 空调 217

参考文献 218

第9章 溶液中的吸附 231

9.1 概述 231

9.2 液固吸附系统的表面过剩量及吸附量 232

9.3 在单溶解组分中液固吸附平衡的经验吸附等温线 235

9.4 液固吸附模型 237

9.5 液固吸附的应用 239

9.5.1 活性炭 239

9.5.2 沉淀二氧化硅 240

9.5.3 沸石 241

参考文献 242