[科普中国]-可逆吸附

定义

可逆吸附（The reversible adsorption）是指改变外界条件，吸附和脱附可交替进行的过程。发生可逆吸附时，吸附分子的性质不发生变化。物理吸附是可逆吸附。化学吸附因为形成的化学键很强，使吸附实际上成为不可逆的，只有在较高温度，低压条件下才能发生脱附1。

可逆吸附简介化学吸附是分子与催化剂表面原子间形成吸附化学键，具有选择性，是多相催化反应的重要步骤，一般采用流动体系程序升温技术研究化学吸附过程。实验测定某温度下的吸附量，大都采用脉冲法；研究吸附一脱附动态时都是先吹扫后再做TPD（程序升温脱附），这实质上是认为化学吸附是不能用简单的吹扫办法除去的不可逆过程，而物理吸附则是可逆的。在实际反应条件下，反应物在催化剂表面上的吸附可分为可逆与不可逆两类，它们在多相催化反应中都对活性、选择性和稳定性作出贡献 ，研究CO加氢生成甲醇反应时，发现可逆吸附氢与不可逆吸附氢及可逆吸附一氧化碳与不可逆吸附一氧化碳在反应中所起的作用是不同的，并认为甲醇的生成是可逆吸附氢与可逆吸附一氧化碳作用的结果。

CO的可逆吸附现象催化剂用H2还原后，以He吹扫冷却至80℃ ，在He流动体系中，脉冲N2-CO混合气，第一次脉冲只有N2峰，说明CO 全部吸附在催化剂上；第二次脉冲除N2峰外，还有部分CO峰，但从出峰结果来看，CO与N2停留时间不同，这说明CO除不可逆吸附外，还存在可逆吸附；第三次与第四次脉冲色谱图一致，CO出峰时间均为43.1s，说明第二次脉冲后，CO不可逆吸附已饱和，可逆吸附可重复进行。每次保持脉冲量与间隔时同一致，则CO 出峰时间相同，比N2的保留时间长，当Ni-Zn/C催化剂经脉冲空气氧化成NiO-ZnO/C后，在相同条件下不吸附CO，甚至可逆吸附也不存在。第一次脉冲和第二次脉冲， N2与CO都同时出峰，峰的大小也一样，说明CO与N2都不吸附由此可见，这种可逆吸附是有选择性的；在催化反应中，催化剂表面具有选择性可逆吸附是极为重要的2。

CO可逆吸附热可逆吸附在测定中往往难以进行表征，我们考虑采用相对保留体积和吸附热来表征CO的可逆吸附。对于CO在不同催化剂上的可逆吸附量可用相对保留体积来表征，CO在两种催化剂上的相对保留体积随温度升高而迅速降低。也就是说CO在催化剂上的可逆吸附量随温度升高而减少，但它们减少的程度不一样这是因为它们的吸附热不同。这种可逆吸附热介于一般的物理吸附热和化学吸附热之间3。