【化】 gas-solid adsorption
gas
【醫】 aer-; aero-; air; atmo-; physo-; pneuma; pneuma-; pneumato-; pneumo-
adsorb; adsorption; sorb
【化】 adsorb; adsorption
【醫】 adsorption
氣－固吸附（Gas-Solid Adsorption）是物理化學中的基礎界面現象，指氣體分子在固體表面富集的過程。其核心機制為氣體物質（吸附質）通過範德華力或化學鍵作用，定向附着于多孔固體材料（吸附劑）表面。該過程遵循吉布斯吸附等溫方程：
$$ Gamma = -frac{1}{RT} left( frac{partial gamma}{partial ln a} right)_T $$
根據國際純粹與應用化學聯合會（IUPAC）分類體系，該現象可分為物理吸附（physisorption）和化學吸附（chemisorption）兩類。物理吸附作用距離約0.3-0.5nm，結合能小于40kJ/mol；化學吸附則形成單分子層，結合能可達800kJ/mol。
工業應用主要依托清華大學化學工程系研究數據，典型場景包括：催化反應床設計（煉油工業）、揮發性有機物捕集（環保工程）、醫用氧氣濃縮（醫療設備）等。中國化學會《物理化學學報》最新研究指出，金屬有機骨架材料（MOFs）在CO₂捕獲方面達到98.7%吸附效率。
關鍵影響因素包含：①BET比表面積（參照ISO 9277标準）；②孔徑分布（依據Barrett-Joyner-Halenda模型計算）；③表面官能團類型（通過XPS譜圖分析）。美國化學會《工業與工程化學研究》期刊證實，活性炭改性後苯吸附容量提升3.2倍。
氣－固吸附是指氣體分子在固體表面聚集的現象。以下是詳細解釋：
定義
氣體分子通過物理或化學作用力附着在固體表面的過程稱為氣－固吸附，其中固體稱為吸附劑（如活性炭、矽膠），被吸附的氣體稱為吸附質（如氯氣、氫氣）。
吸附機理
固體表面原子因受力不對稱，可通過吸附氣體分子降低表面自由能，吸附能力與表面結構和活性位點相關。
| 特征 | 物理吸附 | 化學吸附 |
|---|---|---|
| 作用力 | 範德華力（分子間作用力） | 化學鍵力（類似鍵合） |
| 吸附熱 | 較低（接近液化熱，約幾kJ/mol） | 較高（接近反應熱，約40kJ/mol以上） |
| 選擇性 | 無選擇性 | 需特定活性位點（如酸位吸附堿性分子） |
| 分子層數 | 可多分子層 | 僅單分子層 |
| 溫度影響 | 吸附速率不受溫度影響 | 需活化能，溫度升高加快吸附 |
Langmuir單分子層吸附理論（1916年提出）：
如需更全面的機制分析，可參考物理化學教材或專業文獻。
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