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第1章 统计力学基础1

1.1 概述1

1.1.1 热力学函数及其相互关系1

1.2 微观状态和宏观状态的定义3

1.3 系综的定义4

1.4 正则系综5

1.5 正则系综配分函数中α和β的计算7

1.6 巨正则系综8

1.7 巨正则系综配分函数中α、β和γ的计算10

1.8 粒子间不存在相互作用系统的正则配分函数12

1.9 分子配分函数的解析13

1.10 密度函数理论15

1.11 不可逆过程的热力学18

1.12 不可逆过程的统计力学20

1.12.1 关联函数和普遍化敏感度21

1.12.2 均方位移和自扩散系数的计算22

参考文献26

附录1.1 Legendre转换28

附录1.2 拉格朗日乘子29

附录1.3 计数的方法30

附录1.4 变量微积分31

第2章 固体表面吸附33

2.1 定义和术语33

2.1.1 吸附的含义33

2.1.2 吸附过程中的相态和组分33

2.1.3 多孔材料35

2.2 界面层、吉布斯分离面及吉布斯吸附35

2.3 气固吸附热力学38

2.3.1 吸附作用力38

2.3.2 等量吸附热与微分吸附热39

2.3.3 宏观吸附常数和微观吸附常数之间的关系40

2.4 气体和蒸气在多孔材料上的吸附41

2.4.1 容积法测量吸附等温线41

2.4.2 蒸气吸附法对多孔材料的表征43

2.5 容积法的应用44

2.5.1 容积法比表面及孔隙自动测试系统44

2.5.2 氮气77 K在沸石上的吸附等温线45

2.5.3 NH3在AIPO4-5及FAPO-5分子筛上吸附热的测量47

参考文献48

第3章 微孔及比表面的估算方法51

3.1 概述51

3.2 Dubinin及Osmotic吸附等温线52

3.2.1 Dubinin吸附等温线52

3.2.2 渗透吸附等温线54

3.3 Langmuir和Fowler-Guggenheim型吸附等温线方程56

3.3.1 概述56

3.3.2 应用巨正则系综的方法描述沸石吸附过程57

3.3.3 关于Langmuir型及Fowler-Guggenheim型吸附等温线关系的评述61

3.4 t-Plot方法64

3.5 关于应用Dubinin、LT、Osmotic、FGT吸附等温线及t-Plot方法测量微孔体积的评述67

3.6 BET方法70

3.7 Horvath-Kawazoe法74

参考文献78

第4章 中孔纳米材料的表征82

4.1 概述82

4.2 毛细凝聚82

4.3 毛细凝聚的宏观理论85

4.3.1 开尔文-科汉方程85

4.3.2 Derjaguin-Broeckhoff-de Boer理论92

4.3.3 描述多层吸附及孔凝聚的宏观理论的一些结论性评述93

4.4 密度函数理论94

4.4.1 密度函数理论简介94

4.4.2 孔分布的计算96

4.4.3 描述狭缝形孔、圆柱形孔和球形孔内吸附的非局部密度函数理论96

4.4.4 描述吸附的分子模型的结论性评述104

参考文献105

第5章 多孔材料中的扩散109

5.1 概述109

5.2 菲克定律109

5.3 传递、自扩散及修正系数111

5.3.1 传递扩散和自扩散111

5.3.2 多孔材料中的扩散和参照物112

5.3.3 传递系数D、修正系数D0及扩散系数的关系113

5.3.4 沸石中传递系数D、修正系数D0及自扩散系数的关系114

5.4 均方根位移、布朗运动和气相扩散114

5.4.1 均方根位移114

5.4.2 气相扩散与随机运动115

5.5 多孔介质中的传递机理117

5.6 黏性流、努森流和过渡流119

5.7 多孔模型体系中的黏性流和努森流121

5.7.1 柱形直孔中的黏性流121

5.7.2 柱形直孔中的努森流121

5.8 多孔膜材料中的传递123

5.8.1 膜123

5.8.2 多孔膜中的渗透机理123

5.8.3 膜中的黏性流动125

5.8.4 膜中的努森流126

5.8.5 过渡流127

5.8.6 吸附相中的表面流127

5.8.7 沸石基多孔陶瓷膜渗透率的实验研究129

5.9 沸石及相关微孔材料中的扩散131

5.9.1 沸石类材料的扩散模型132

5.9.2 非常规扩散136

5.9.3 研究沸石中扩散的实验方法139

参考文献145

第6章 活塞流吸附反应器152

6.1 动态吸附152

6.2 活塞流吸附反应器模型154

参考文献159

第7章 无定形多孔吸附剂：二氧化硅和活性炭164

7.1 无定形二氧化硅的基本特征164

7.2 无定形二氧化硅的形貌和表面化学165

7.3 沉淀无定形二氧化硅的合成168

7.4 二氧化硅改性171

7.5 活性炭的基本特性172

7.6 活性炭形态、表面化学和表面改性173

7.7 活性炭制造技术175

7.8 沉淀二氧化硅在气相吸附过程中的应用177

7.8.1 沉淀二氧化硅对NH3、H2O、CO、N2O、CO2和H2S的吸附作用177

7.8.2 沉淀二氧化硅在储氢方面的应用179

7.8.3 沉淀二氧化硅对挥发性有机物的吸附180

7.9 活性炭和其他含碳材料在气相吸附过程中的应用181

7.9.1 用活性炭吸附H2O和CO2以及去除H2S和SO2181

7.9.2 活性炭和其他碳材料用于储氢183

7.9.3 活性炭和其他碳材料用于甲烷存储184

7.9.4 活性炭对挥发性有机物的吸附185

7.9.5 活性炭在空调中的应用185

参考文献186

第8章 晶体及有序纳米多孔材料195

8.1 概述195

8.2 沸石和介孔分子筛的基本特性196

8.3 结构197

8.3.1 晶体微孔材料197

8.3.2 有序介孔材料200

8.4 合成与改性203

8.4.1 沸石合成203

8.4.2 沸石改性205

8.4.3 有序介孔硅材料的合成206

8.4.4 有序介孔硅材料的改性209

8.5 晶体及有序纳米多孔材料在气体分离和吸附中的应用211

8.5.1 气体净化211

8.5.2 变压吸附215

8.5.3 其他分离应用216

8.5.4 空调217

参考文献218

第9章 溶液中的吸附231

9.1 概述231

9.2 液固吸附系统的表面过剩量及吸附量232

9.3 在单溶解组分中液固吸附平衡的经验吸附等温线235

9.4 液固吸附模型237

9.5 液固吸附的应用239

9.5.1 活性炭239

9.5.2 沉淀二氧化硅240

9.5.3 沸石241

参考文献242