Механизмы взаимодействия паров воды с поверхностью корунда

• Автор: Ганжа, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Оглавление
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕЛИ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ МЕТОДЫ ИЗУЧЕНИЯ АДСОРБЦИИ

1.1. Кинетическая модель адсорбции

1.2. Классические эмпирические изотермы субмонослойной адсорбции

1.2.1. Изотерма Фрейндлиха

1.2.2. Изотермы Дубинина - Радушкевича

1.2.3. Изотермы Темкина

1.3. Моделирование адсорбции и хемосорбции

1.4. Методы расчетов в кластерном моделировании

1.4.1. Расширенный метод Хюккеля (РМХ)
1.4.2. Другие полуэмпирические методы
1.4.3. Методы "Ab initio"
1.5. Проблемы изучения адсорбции на реальных поверхностях
1.5.1. Адсорбция на пористых телах
1.5.2. Адсорбции в микропорах
1.6. уравнение БЭТ с ограниченными
1.6.1. Уравнение Дубинина - Штокли
1.6.2. Адсорбция в мезопорах
1.7. Адсорбционные методы исследования свойств поверхности
1.8. Выводы
2. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ПОЛИСЛОЙНОЙ АДСОРБЦИИ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО AL203 С УЧЕТОМ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕПЛОТЫ АДСОРБЦИИ В РАЗЛИЧНЫХ СЛОЯХ
2.1. Получение опытных образцов
2.2. Экспериментальное получение изотерм адсорбции
2.3. Квантово-механическое моделирование процесса адсорбции на исследуемых материалах
2.4. Выводы
3. МОДЕЛИ АДСОРБЦИИ
3.1. Химический потенциал водяного пара. Оценки
3.2. Элементарный акт адсорбции
3.3. модели многослойной адсорбции
3.3.1. Стандартная модель [36]
3.3.1.1. Одинаковые вероятности заполнения слоев
3.3.1.2. Модификация уравнения Ленгмюра. Два слоя
3.3.1.3. Обсуждение частных случаев
3.3.2. Новые модели. Модель 1 [104]

3.3.2.1. Числа заполнения в модели
3.3.2.2. Одинаковые вероятности заполнения слоев
3.3.3. Новые модели. Модель
3.3.3.1. Числа заполнения в модели
3.3.3.2. Одинаковые параметры слоев
3.4. ВЫВОДЫ
4. ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ ЦЕНТРОВ АДСОРБЦИИ
4.1. Обработка эксперимента по адсорбции водяного пара на поверхности корунда
4.2. Обработка результатов других экспериментов по изотермам адсорбции
4.2.1. Адсорбция воды на поликристаллическом а-Ре203
4.2.2. Адсорбция азота на поверхности корунда
4.3. Сравнение результатов
4.3.1. Оценка теплоты адсорбции
4.4. ВЫВОДЫ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Введение
Актуальность проблемы
Явление адсорбции газа (паров воды) на незаряженной поверхности полупроводников критически важно для большого сегмента техники и; промышленности. Адсорбция применяется для разделения газовых и жидких смесей, для осушки и очистки газов и жидкостей. Адсорбционные методы анализа применяются для определения удельной; поверхности твердых веществ; оценки : размера нанесенных частиц (в том числе наноразмерных) наповерхности носителя: Адсорбция1 играет важную роль во многих природных процессах, таких,, как обогащение почв и образование вторичных рудных месторождений. Именно благодаря: адсорбции осуществляется: первая стадия поглощения различных веществ из окружающей среды клетками и тканями биологических систем, функционирование биологических мембран, первые этапы взаимодействия ферментов с субстратом, защитные реакции против токсичных веществ. Одна из технических проблем состоит в разработке надежных и чувствительных датчиков содержания газов (паров) в газовой смеси.
В* последние десятилетия: возникло большое количество журналов
(например; Adsorption Science And Technology (1996), Journal Oft'' Liquid:
Chromatography & Related Technologies: (1996), Journal Of Porous Media (2002),
Langmuir. The Acs Journal Of Surfaces And Colloids (1985)), специализирующихся на
проблемах сорбции в определенных классах материалов: или целиком
посвященным проблемам, сорбции. Тем не менее, представления- о процессах;
происходящих на поверхности адсорбента, не являются окончательно
сложившимися. Начиная с работ Гиббса, Ленгмюра и Поляни [1-6] механизм
адсорбции получил варианты адекватного теоретического описания: Описание в
терминах потенциальной теории адсорбции (уравнение Вигнера-Поляни,
уравнения Дубинина-Радушкевича) [4,7] широко применяется при исследовании
кинетики, процессов сорбции микропористых материалов. Созданная на основе
модели Ленгмюра теория БЭТ [9] уже более полувека служит основой
исследования изотермических процессов на плотных поверхностях. Большая часть
работ по практическим проблемам изотерм сорбции для конкретных материалов
состоит в подборе параметров уравнения БЭТ [10-13]. Однако, хорошо известно,

размерной согласованности (совокупная энергия двух молекул, разделенных очень большим расстоянием, не равна сумме энергий этих же молекул, рассчитанных по отдельности) и размерной протяженности (рост погрешности расчета с увеличением числа частиц, входящих в систему). Первый изъян был устранен в 1987 году в работах упомянутых выше ученых добавлением: квадратичных членов: более высокого порядка (поправки Девидсона)[81]. К сожалению, второй недочет для данной группы методов устранен не был за исключением метода полного конфигурационного взаимодействия.
Завершая описание а& шйю методов, следует отметить, что щ своих наиболее совершенных (и затратных) формах выражения для волновой1 функции: описанных выше трех пост-хартри-фоковских приближений практически совпадают.
До последнего момента рассматривались методики решения: уравнения Шредингера, но ничего не говорилось о форме волновой? функции: Волновую функцию было принято рассматривать, в качестве линейной комбинации* достаточно простых, функций, (например, функции; Еаусса), называемой базисом или; базисным набором; [82]:, Каждая функция характеризуется? некоторым числом подгоночных коэффициентов, обеспечивающих гибкость базиса. В! соответствии с вариационным принципом; чем больше базисных функций, тем более точные решения могут быть, получены. Но не, стоит забывать о временных затратах: чем. больше базисных функций (чем более гибкий базисный набор), тем; больше времени потребуется для решения уравнения Шредингера.
Одним, из первых появился минимальный базисный набор, разработанный под началом Р.' Ф. Стюарта и Джона Попла в 1969 году [74]. В данном базисе осуществляется представление атомных орбиталей слетеровского типа в виде комбинации гауссовых функций. Наиболее популярным: в свое время; был минимальный базисный набор ЭТО - Зв. Данный базис достаточно экономичен; но обладает одним существенным; недостатком - он очень жесткий, не способен подстраивать свой размер в зависимости от окружения атома, и характеризуется практически сферическим распределением заряда. В свете последнего, погрешность расчета закономерно увеличивается с усложнением электронной структуры.
Более совершенными являются валентно-расщепленные базисные наборы.