课后回顾 | 吸附动力学

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关键词：表面黏附几率、一/二/三维扩散、前驱态吸附、L-H（Langmuir-Hinshelwood）机理、E-R（Eley-Rideal）机理

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写在前面

表面粘附几率

吸附速率

$$r_a = \frac{dn_s}{dt} = sZ$$

其中，$Z$ 为吸附分子碰撞表面的频率，$s$ 便可以被定义为表面粘附系数

$$s=\frac{1}{Z} \frac{dn_s}{dt}$$

在Langmiur模型的推导中我们已经提到了分子碰撞频率的有关公式

$$Z=\frac{dn}{dt}=\frac{P}{\sqrt{2 \pi m k_B T}}$$

于是表面粘附系数可以写为

$$s = \frac{\sqrt{2 \pi m k_B T}}{P} \frac{dn_s}{dt} = \frac{\sqrt{2 \pi m k_B T} dn_s}{dE_x}$$

其中气体暴露量$E_x = Pdt$。

扩散系数

• 一维扩散$E(x^2)=(2Dt)^{\frac{1}{2}}$

• 二维扩散$E(x^2)=(4Dt)^{\frac{1}{2}}$

• 三维扩散$E(x^2)=(6Dt)^{\frac{1}{2}}$

直接吸附（Langmuir吸附）

前驱态吸附

表面反应

L-H（Langmuir-Hinshelwood）机理

符合大多数实际表面反应情形。前提：表面反应为速控步。

$$A_{ads} + B_{ads} \rightarrow C$$

其中$C$可为$C_{ads}$或$C_g$。

E-R（Eley-Rideal）机理

实例很少，反应要求没有活化能，并且放热。例如：自由基反应。

$$A_g + B_a \rightarrow C$$

“热原子”（布朗运动）机理

例如：氢原子覆盖的Cu，Ni，Al，Pt等金属表面反应。

$$A_a + B_a \rightarrow C$$

表面脱附

补偿效应