粉体与多孔固体材料的吸附 原理、方法及应用 原著第2版

第1章绪言
1.1 吸附的重要性  / 1
1.2 吸附的历史  / 1
1.3 定义及术语  / 5
1.4 物理吸附和化学吸附  / 9
1.5 吸附等温线的类型  / 9
1.5.1 气体物理等温线分类  / 9
1.5.2 气体的化学吸附  / 12
1.5.3 溶液的吸附  / 12
1.6 物理吸附能和分子模拟  / 12
1.7 扩散吸附  / 17
参考文献  / 18
第2章气/固界面的吸附热力学
2.1 引言  / 21
2.2 单一气体吸附的定量表示  / 22
2.2.1 压力不超过100kPa时的吸附  / 22
2.2.2 压力超过100kPa及更高时的吸附  / 25
2.3 吸附的热力学势  / 28
2.4 Gibbs表示中与吸附态有关的热力学量  / 32
2.4.1 摩尔表面过剩量的定义  / 32
2.4.2 微分表面过剩量的定义  / 33
2.5 吸附过程中的热力学量  / 34
2.5.1 微分吸附量的定义  / 34
2.5.2 积分摩尔吸附量的定义  / 36
2.5.3 微分和积分摩尔吸附量的优点及局限性  / 36
2.5.4 积分摩尔吸附量的评估  / 37
2.6 从一系列实验物理吸附等温线间接推导吸附量：等比容法  / 38
2.6.1 微分吸附量  / 38
2.6.2 积分摩尔吸附量  / 40
2.7 由量热数据推导吸附量  / 41
2.7.1 非连续过程  / 41
2.7.2 连续过程  / 42
2.8 测定微分吸附焓的其他方法  / 43
2.8.1 浸润式量热法  / 43
2.8.2 色谱法  / 44
2.9 高压状态方程：单一气体和混合气体  / 44
2.9.1 纯气体情况下  / 44
2.9.2 混合气体情况下  / 46
参考文献  / 47
第3章气体吸附法
3.1 引言  / 49
3.2 表面过剩量（及吸附量）的测定  / 50
3.2.1 气体吸附测压法（仅测量压力）  / 50
3.2.2 重量法气体吸附（测量质量和压力）  / 56
3.2.3 流量控制或监测条件下的气体吸附  / 59
3.2.4 气体共吸附  / 62
3.2.5 校准方法和修正  / 63
3.2.6 其他关键方面  / 71
3.3 气体吸附量热法  / 73
3.3.1 可用设备  / 73
3.3.2 量热程序  / 77
3.4 吸附剂脱气  / 79
3.4.1 脱气目标  / 79
3.4.2 传统真空脱气  / 79
3.4.3 CRTA控制的真空脱气  / 81
3.4.4 载气脱气  / 82
3.5 实验数据的呈现  / 83
参考文献  / 84
第4章固/液界面的吸附：热力学和方法学
4.1 引言  / 87
4.2 纯液体中固体浸润的能量  / 88
4.2.1 热力学背景  / 88
4.2.2 纯液体中浸润式微量热法实验技术  / 96
4.2.3 纯液体浸润式微量热法的应用  / 101
4.3 液体溶液中的吸附  / 110
4.3.1 二元溶液吸附量的定量表达  / 111
4.3.2 溶液吸附中能量的定量表示  / 117
4.3.3 研究溶液吸附的基本实验方法  / 119
4.3.4 溶液吸附的应用  / 126
参考文献  / 130
第5章气/固界面上物理吸附等温线的经典阐述
5.1 引言  / 135
5.2 纯气体的吸附  / 135
5.2.1 与吉布斯吸附方程相关的方程：在可用表面上或微孔中的吸附相的描述  / 135
5.2.2 Langmuir理论  / 139
5.2.3 多层吸附  / 141
5.2.4 Dubinin-Stoeckli理论：微孔填充  / 148
5.2.5 Ⅵ 型等温线：物理吸附层的相变  / 150
5.2.6 经验等温方程  / 153
5.3 混合气体的吸附  / 155
5.3.1 扩展的Langmuir模型  / 155
5.3.2 理想吸附溶液理论  / 157
5.4 结论  / 158
参考文献  / 158
第6章模拟多孔固体物理吸附
6.1 引言  / 162
6.2 多孔固体的微观描述  / 163
6.2.1 结晶材料  / 163
6.2.2 非结晶材料  / 164
6.3 分子间势能函数  / 165
6.3.1 吸附质/吸附剂相互作用的一般表达  / 165
6.3.2 “简单”吸附质/吸附剂体系的常用策略  / 167
6.3.3 更“复杂”的吸附质/吸附剂体系示例  / 168
6.4 表征计算工具  / 170
6.4.1 引言  / 170
6.4.2 可接触的比表面积  / 170
6.4.3 孔体积/PSD  / 173
6.5 模拟多孔固体物理吸附  / 174
6.5.1 GCMC模拟  / 174
6.5.2 量子化学计算  / 186
6.6 模拟多孔固体中扩散  / 190
6.6.1 基本原理  / 190
6.6.2 单组分扩散  / 192
6.6.3 混合气体扩散  / 195
6.7 结论与未来挑战  / 196
参考文献  / 197
第7章通过气体吸附测定表面积
7.1 引言  / 201
7.2 BET方法  / 202
7.2.1 简介  / 202
7.2.2 BET图  / 203
7.2.3 BET单层吸附量的有效性  / 205
7.2.4 无孔和介孔吸附剂的BET面积  / 207
7.2.5 微孔固体的BET吸附面积  / 211
7.2.6 BET面积的一些应用  / 213
7.3 等温线分析的经验方法  / 214
7.3.1 标准吸附等温线  / 214
7.3.2 t方法  / 215
7.3.3 as方法  / 216
7.3.4 对比图  / 218
7.4 分形方法  / 219
7.5 结论和建议  / 222
参考文献  / 223
第8章介孔的测定
8.1 引言  / 228
8.2 介孔体积、孔隙率和平均孔径  / 229
8.2.1 介孔体积  / 229
8.2.2 孔隙率  / 230
8.2.3 液压半径和平均孔径  / 230
8.3 毛细凝聚和Kelvin方程  / 231
8.3.1 Kelvin方程的推导  / 231
8.3.2 开尔文方程的应用  / 233
8.4 介孔尺寸分布的经典计算  / 235
8.4.1 基本原则  / 235
8.4.2 计算过程  / 236
8.4.3 多层吸附厚度  / 239
8.4.4 Kelvin方程的有效性  / 240
8.5 介孔尺寸分布的DFT计算  / 241
8.5.1 基本原则  / 241
8.5.2 77K下的氮气吸附  / 244
8.5.3 87K下氩气吸附  / 245
8.6 回滞环  / 246
8.7 结论和建议  / 252
参考文献  / 252
第9章微孔评估
9.1 引言  / 257
9.2 气体物理吸附等温线分析  / 259
9.2.1 经验法  / 259
9.2.2 Dubinin-Radushkevich-Stoeckli法  / 260
9.2.3 Horvath-Kawazoe（HK）法 / 262
9.2.4 密度泛函理论  / 263
9.2.5 壬烷预吸附法  / 264
9.2.6 吸附物和温度的选择  / 266
9.3 微量热法  / 267
9.3.1 浸没微量热法  / 267
9.3.2 气体吸附微量热法  / 269
9.4 结论和建议  / 269
参考文献  / 270
第10章活性炭吸附
10.1 引言  / 273
10.2 活性炭：制备、性质和应用  / 274
10.2.1 石墨  / 274
10.2.2 富勒烯和纳米管  / 276
10.2.3 炭黑  / 278
10.2.4 活性炭  / 280
10.2.5 超活性炭  / 283
10.2.6 碳分子筛  / 284
10.2.7 ACFs和碳布  / 285
10.2.8 整体材料  / 286
10.2.9 碳气凝胶和OMCs  / 287
10.3 无孔碳的气体物理吸附  / 288
10.3.1 氮气和二氧化碳在炭黑上的吸附  / 288
10.3.2 稀有气体吸附  / 292
10.3.3 有机蒸气吸附  / 295
10.4 多孔碳气体物理吸附  / 297
10.4.1 氩气、氮气和二氧化碳吸附  / 297
10.4.2 有机蒸气吸附  / 306
10.4.3 水蒸气吸附  / 311
10.4.4 氦气吸附  / 316
10.5 碳-液界面处的吸附  / 318
10.5.1 浸润式量热仪  / 318
10.5.2 溶液中的吸附  / 320
10.6 LPH和吸附剂变形  / 322
10.6.1 背景介绍  / 322
10.6.2 激活入口  / 322
10.6.3 低压滞后  / 323
10.6.4 扩张和收缩  / 324
10.7 活性炭表征：结论和建议  / 324
参考文献  / 325
第11章金属氧化物吸附
11.1 引言  / 335
11.2 二氧化硅  / 335
11.2.1 热解二氧化硅和结晶二氧化硅  / 335
11.2.2 沉淀二氧化硅  / 342
11.2.3 硅胶  / 344
11.3 氧化铝：结构、材质和物理吸附  / 352
11.3.1 活性氧化铝的介绍  / 352
11.3.2 原材料  / 353
11.3.3 水合氧化铝的热分解  / 356
11.3.4 活性氧化铝的合成  / 361
11.4 二氧化钛粉末和凝胶  / 364
11.4.1 二氧化钛颜料  / 364
11.4.2 金红石：表面化学和气体吸附  / 365
11.4.3 二氧化钛凝胶的孔隙率  / 370
11.5 氧化镁  / 372
11.5.1 非极性气体在无孔MgO上的物理吸附  / 372
11.5.2 多孔形式MgO的物理吸附  / 374
11.6 其他氧化物  / 377
11.6.1 氧化铬凝胶  / 377
11.6.2 氧化铁：FeOOH的热分解  / 379
11.6.3 微晶氧化锌  / 381
11.6.4 水合氧化锆凝胶  / 382
11.6.5 氧化铍  / 385
11.6.6 二氧化铀  / 386
11.7 金属氧化物吸附性质的应用  / 388
11.7.1 作为气体吸附剂、干燥剂的应用  / 388
11.7.2 作为气体传感器的应用  / 389
11.7.3 作为催化剂和催化剂载体的应用  / 389
11.7.4 颜料和填料应用  / 390
11.7.5 在电子产品中的应用  / 390
参考文献  / 390
第12章黏土、柱撑黏土、沸石和磷酸铝的吸附
12.1 引言  / 397
12.2 结构、形貌和层状硅酸盐吸附剂的性质  / 398
12.2.1 结构和层状硅酸盐的形貌  / 398
12.2.2 层状硅酸盐的气体物理吸附  / 402
12.3 柱撑黏土（PILC）：结构和属性  / 411
12.3.1 柱撑黏土的形成和属性  / 411
12.3.2 柱撑黏土对气体的物理吸附  / 412
12.4 沸石：合成、孔隙结构和分子筛性质  / 415
12.4.1 沸石的结构、合成和形貌  / 415
12.4.2 分子筛沸石吸附剂性质  / 419
12.5 磷酸盐分子筛：背景和吸附剂的性质  / 430
12.5.1 磷酸盐分子筛的背景  / 430
12.5.2 铝磷酸盐分子筛吸附剂的性质  / 432
12.6 黏土、沸石和磷酸盐基底的分子筛的应用  / 438
12.6.1 黏土的应用  / 438
12.6.2 沸石的应用  / 439
12.6.3 磷酸盐分子筛的应用  / 441
参考文献  / 441
第13章有序介孔材料的吸附
13.1 引言  / 448
13.2 有序介孔二氧化硅  / 449
13.2.1 M41S系列  / 449
13.2.2 SBA系列  / 459
13.2.3 大孔的有序介孔二氧化硅  / 463
13.3 表面功能化对吸附性质的影响  / 466
13.3.1 金属氧化物结合到壁中  / 466
13.3.2 金属纳米粒子封装到孔中  / 469
13.3.3 表面嫁接有机配体  / 470
13.4 有序的有机硅材料  / 472
13.5 复制材料  / 473
13.6 结束语  / 475
参考文献  / 475
第14章金属有机框架材料（MOFs）的吸附
14.1 引言  / 480
14.2 MOFs的BET比表面积评估及意义  / 482
14.2.1 BET比表面积的评估  / 482
14.2.2 BET比表面积的意义  / 485
14.3 改变有机配体性质的影响  / 486
14.3.1 改变配体长度  / 486
14.3.2 将配体功能化  / 490
14.4 改变金属中心的影响  / 491
14.5 改变其他表面位点性质的影响  / 497
14.6 非框架物质的影响  / 501
14.7 柔性MOF材料的特殊例子  / 503
14.7.1 MIL-53（Al，Cr）  / 505
14.7.2 MIL-53（Fe）  / 508
14.7.3 Co（BDP）  / 510
14.8 MOF材料的应用  / 512
14.8.1 气体存储  / 513
14.8.2 气体分离与纯化  / 513
14.8.3 催化  / 514
14.8.4 药物缓释  / 514
14.8.5 传感器  / 515
14.8.6 与其他吸附剂的比较  / 515
参考文献  / 515
索引  / 521