2024-04-27 10:12:33 +08:00
|
|
|
|
# Surface Science
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
## 2: Adsorption of Molecules on Surfaces
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
### 2.1: Introduction to Molecular Adsorption
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
### 2.2: How do Molecules Bond to Surfaces?
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
### 2.3: Kinetics of Adsorption
|
2024-04-27 19:10:24 +08:00
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
现在只考虑吸附的过程，不考虑脱附的过程。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
可以认为，吸附的速率由分子流速率（单位面积上，每秒有多少个分子撞到表面上，$F$）和吸附的概率（撞到表面上的分子有多大概率被吸附上去，$S$）决定：
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$$
|
|
|
|
|
|
R = SF \\
|
|
|
|
|
|
F = \frac{P}{\sqrt{2\pi mkT}} \\
|
|
|
|
|
|
S = f(\theta)\exp(-E/kT)
|
|
|
|
|
|
$$
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$\theta$ 指表面覆盖率，即已经有多少比率的坑被占了。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
如果能量为每摩尔的吸附能而不是每单个分子或原子的吸附能，k 处应该换成 R。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
对于脱附的过程，脱附的速率为：
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$$
|
|
|
|
|
|
R = \nu N \exp(-E/kT)
|
|
|
|
|
|
$$
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
其中 N 指吸附的原子或分子个数。将 N 取为 1 并积分，就得到了单个原子或分子经过一段时间后脱附的概率。
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
如果要计算一个原子或者分子平均在表面上待的时间，可以计算得到：
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
$$
|
|
|
|
|
|
\frac{1}{\nu\exp(-E/kT)}
|
|
|
|
|
|
$$
|
|
|
|
|
|
|
