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１．固体表面と気体分子 2010.5.12

　　　表面における 分子散乱 適応係数 付着確率と凝縮係数　 理想表面と実用表面 吸着平衡 昇温脱離スペクトル. １．固体表面と気体分子 2010.5.12. http://www.oflab.iis.u-tokyo.ac.jp/. （ Lahaye, Thesis). Kisliuk モデル. Precursor mediated adsorption. n=1 n=2. q ：化学吸着被覆率. 非占有化学吸着サイトに入射. 占有化学吸着サイトに入射. 真空. 化学吸着 n=1: 非解離 n=2: 解離. Precursor. P a.

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１．固体表面と気体分子 2010.5.12

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Presentation Transcript

  1. 　　　表面における分子散乱 適応係数 付着確率と凝縮係数　 理想表面と実用表面 吸着平衡 昇温脱離スペクトル １．固体表面と気体分子2010.5.12 http://www.oflab.iis.u-tokyo.ac.jp/ （Lahaye, Thesis)

  2. Kisliukモデル Precursor mediated adsorption n=1 n=2 q：化学吸着被覆率 非占有化学吸着サイトに入射 占有化学吸着サイトに入射 真空 化学吸着 n=1:非解離 n=2:解離 Precursor Pa Pb Pc n=1について Precursor １回目 Precursor 無限回 Precursor The sticking probability of gases chemisorbed on the surfaces of solids 2, P.Kisliuk: J.Chem.Solids 5(1958)78.

  3. 1回目に物理吸着に留まる確率 2回目 Sticking Prob.：S Initial sticking Prob.

  4. Ar-Ag(111) multiple collision Lahaye:Doctor Thesis

  5. Kisliuk2 S/S0 q K=0.3 S0=0.84 S exp Kisliuk Yeo: J. Chem. Phys. 106,392(1997) q: CO/Pt(111)

  6. coverage： 脱離速度と平均滞在時間Desorption rate , Mean sojourn time 吸着分子の脱離速度は、吸着分子密度σに比例し、次のようにあらわすことができる。 ：monolayer adsorbate density Desorption rate： ：平均滞在時間（mean residence time mean sojourn time) Ed：activation energy of desorption 非解離：n=1、解離：n=2

  7. Transition-state theory Partition function of the transition state E 遷移状態 ｚ Perpendicular vibration mode

  8. Partition function PhysisorptionKinetics　（Springer、1986） 運動 数値例 自由度 分配関数 並進 ３ 1030-1033V 回転 （線形） ２ 10-102 回転 （非線形） 102-103 ３ 振動 １ 1-10 I,A,B,C:慣性モーメント

  9. Activation energy of desorptionpractical surfaces (真空の物理と応用、１９７０）

  10. O/W （kJ/mole) Hydrogen/Ni DP oil Ar

  11. マクロな表面での吸着分子密度 平衡状態では sの寄与とτの寄与を分離することができない。 分子線実験

  12. 吸着平衡と吸着式（温度、圧力、吸着密度） 吸着等温線 温度一定での圧力と吸着密度の関係 ※吸着等量線、吸着等圧線 • Henry則（非局在吸着）　 • Langmuirの式　局在吸着、吸着サイト

  13. Langmuirの吸着等温式 M個の吸着サイトにN個の分子が吸着している。 M個のサイトにN個の分子を配置する場合の数 W(M,N) Partition function of Immobile admolecules、 ゼロ点振動準位からのエネルギー 吸着分子の化学ポテンシャル ReferenceF.C.Tompkins：Chemisorption of Gases on Metals (Academic Press, 1978), p.134.

  14. の場合 ※ 例えば、ランダウ統計物理学 p.163 吸着分子の化学ポテンシャル ※ 気相単原子分子の化学ポテンシャル Langmuirisotherm

  15. Langmuir 吸着等温式

  16. W.L.Bragg and E.J.Williams, Proc.Roy.Soc. A145(699)1934. Z:最近接吸着サイトの数 ω：吸着分子間相互作用 For dissociative adsorption 分子間相互作用（Bragg-Williams approximation 平均場近似）

  17. Supply from gas phase： Sticking prob. Kinematical derivation of Langmuir isotherm Desorption rate from surface n=2

  18. Ｋｉｓｌｉｕｋモデルによる吸着平衡式の導出Ｋｉｓｌｉｕｋモデルによる吸着平衡式の導出 Sticking Prob. by Ｋｉｓｌｉｕｋ model Particle balance

  19. Extension of Langmuir isotherm BET Freundlich Temkin Dubinin-Radushkevich /1/ Variation of Ed Langmuir: Ed constant value Freundlich isotherm Temkin isotherm

  20. Tompkins:Chemisorption of Gases on Metals (Academic Press, 1978).

  21. Ed 第１層の脱離の活性化エネルギー＞２層目以上の活性化エネルギー 層毎に気相とのラングミュア型の平衡が成り立つ 多層吸着への拡張 BETの式　（Brunaue-Emmett-Tellerisotherm) 仮定 第n+1層は、必ずｎ層の上にできる。 層内の吸着分子間相互作用なし p=psでθは∞ 付着確率１

  22. 全吸着量は、 : bare surface

  23. BETの吸着式と単分子層吸着分子密度 を に対して、プロット 吸着密度　　　　 単分子吸着密度を与える点

  24. 吸着を利用した表面積測定法 [R1] S.J.Gregg and K.S.W.Sing: Adsorption, Surface Area and Porosity (Academic Press,1982) [R2] Proc. International Symp. Surface Area Determination (Butterworth, 1970) [R3] An improved method for the calculation of pore size distribution from adsorption data, D.Dollimore and G.R.Heal; J.Appl.Chem. 14(1964)109. [4] Investigation of a complete pore structure analysis. 1.Analysis of micropores, R.Sh.Mikhall, S.Brunauer, E.E.Bodor; J.Colloid and interface science 26(1968)45-53. [5] Theoretical isotherms for physical adsorption at pressures below 10-10Torr, J.P.Hobson; J.Vac.Sci.Technol. 3(1966)281.

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