第1章 緒言
1.1 吸附的重要性 / 1
1.2 吸附的歷史 / 1
1.3 定義及術語 / 5
1.4 物理吸附和化學吸附 / 9
1.5 吸附等溫線的類型 / 9
1.5.1 氣體物理等溫線分類 / 9
1.5.2 氣體的化學吸附 / 12
1.5.3 溶液的吸附 / 12
1.6 物理吸附能和分子類比 / 12
1.7 擴散吸附 / 17
參考文獻 / 18
第2章 氣/固介面的吸附熱力學
2.1 引言 / 21
2.2 單一氣體吸附的定量表示 / 22
2.2.1 壓力不超過100kPa時的吸附 / 22
2.2.2 壓力超過100kPa及更高時的吸附 / 25
2.3 吸附的熱力學勢 / 28
2.4 Gibbs表示中與吸附態有關的熱力學量 / 32
2.4.1 摩爾表面過剩量的定義 / 32
2.4.2 微分表面過剩量的定義 / 33
2.5 吸附過程中的熱力學量 / 34
2.5.1 微分吸附量的定義 / 34
2.5.2 積分摩爾吸附量的定義 / 36
2.5.3 微分和積分摩爾吸附量的優點及局限性 / 36
2.5.4 積分摩爾吸附量的評估 / 37
2.6 從一系列實驗物理吸附等溫線間接推導吸附量：等比容法 / 38
2.6.1 微分吸附量 / 38
2.6.2 積分摩爾吸附量 / 40
2.7 由量熱數據推導吸附量 / 41
2.7.1 非連續過程 / 41
2.7.2 連續過程 / 42
2.8 測定微分吸附焓的其他方法 / 43
2.8.1 浸潤式量熱法 / 43
2.8.2 色譜法 / 44
2.9 高壓狀態方程：單一氣體和混合氣體 / 44
2.9.1 純氣體情況下 / 44
2.9.2 混合氣體情況下 / 46
參考文獻 / 47
第3章 氣體吸附法
3.1 引言 / 49
3.2 表面過剩量（及吸附量）的測定 / 50
3.2.1 氣體吸附測壓法（僅測量壓力） / 50
3.2.2 重量法氣體吸附（測量品質和壓力） / 56
3.2.3 流量控制或監測條件下的氣體吸附 / 59
3.2.4 氣體共吸附 / 62
3.2.5 校準方法和修正 / 63
3.2.6 其他關鍵方面 / 71
3.3 氣體吸附量熱法 / 73
3.3.1 可用設備 / 73
3.3.2 量熱程式 / 77
3.4 吸附劑脫氣 / 79
3.4.1 脫氣目標 / 79
3.4.2 傳統真空脫氣 / 79
3.4.3 CRTA控制的真空脫氣 / 81
3.4.4 載氣脫氣 / 82
3.5 實驗資料的呈現 / 83
參考文獻 / 84
第4章 固/液介面的吸附：熱力學和方法學
4.1 引言 / 87
4.2 純液體中固體浸潤的能量 / 88
4.2.1 熱力學背景 / 88
4.2.2 純液體中浸潤式微量熱法實驗技術 / 96
4.2.3 純液體浸潤式微量熱法的應用 / 101
4.3 液體溶液中的吸附 / 110
4.3.1 二元溶液吸附量的定量表達 / 111
4.3.2 溶液吸附中能量的定量表示 / 117
4.3.3 研究溶液吸附的基本實驗方法 / 119
4.3.4 溶液吸附的應用 / 126
參考文獻 / 130
第5章 氣/固介面上物理吸附等溫線的經典闡述
5.1 引言 / 135
5.2 純氣體的吸附 / 135
5.2.1 與吉布斯吸附方程相關的方程：在可用表面上或微孔中的吸附相的描述 / 135
5.2.2 Langmuir理論 / 139
5.2.3 多層吸附 / 141
5.2.4 Dubinin-Stoeckli理論：微孔填充 / 148
5.2.5 Ⅵ 型等溫線：物理吸附層的相變 / 150
5.2.6 經驗等溫方程 / 153
5.3 混合氣體的吸附 / 155
5.3.1 擴展的Langmuir模型 / 155
5.3.2 理想吸附溶液理論 / 157
5.4 結論 / 158
參考文獻 / 158
第6章 類比多孔固體物理吸附
6.1 引言 / 162
6.2 多孔固體的微觀描述 / 163
6.2.1 結晶材料 / 163
6.2.2 非結晶材料 / 164
6.3 分子間勢能函數 / 165
6.3.1 吸附質/吸附劑相互作用的一般表達 / 165
6.3.2 “簡單”吸附質/吸附劑體系的常用策略 / 167
6.3.3 更“複雜”的吸附質/吸附劑體系示例 / 168
6.4 表徵計算工具 / 170
6.4.1 引言 / 170
6.4.2 可接觸的比表面積 / 170
6.4.3 孔體積/PSD / 173
6.5 類比多孔固體物理吸附 / 174
6.5.1 GCMC模擬 / 174
6.5.2 量子化學計算 / 186
6.6 模擬多孔固體中擴散 / 190
6.6.1 基本原理 / 190
6.6.2 單組分擴散 / 192
6.6.3 混合氣體擴散 / 195
6.7 結論與未來挑戰 / 196
參考文獻 / 197
第7章 通過氣體吸附測定表面積
7.1 引言 / 201
7.2 BET方法 / 202
7.2.1 簡介 / 202
7.2.2 BET圖 / 203
7.2.3 BET單層吸附量的有效性 / 205
7.2.4 無孔和介孔吸附劑的BET面積 / 207
7.2.5 微孔固體的BET吸附面積 / 211
7.2.6 BET面積的一些應用 / 213
7.3 等溫線分析的經驗方法 / 214
7.3.1 標準吸附等溫線 / 214
7.3.2 t方法 / 215
7.3.3 as方法 / 216
7.3.4 對比圖 / 218
7.4 分形方法 / 219
7.5 結論和建議 / 222
參考文獻 / 223
第8章 介孔的測定
8.1 引言 / 228
8.2 介孔體積、孔隙率和平均孔徑 / 229
8.2.1 介孔體積 / 229
8.2.2 孔隙率 / 230
8.2.3 液壓半徑和平均孔徑 / 230
8.3 毛細凝聚和Kelvin方程 / 231
8.3.1 Kelvin方程的推導 / 231
8.3.2 開爾文方程的應用 / 233
8.4 介孔尺寸分佈的經典計算 / 235
8.4.1 基本原則 / 235
8.4.2 計算過程 / 236
8.4.3 多層吸附厚度 / 239
8.4.4 Kelvin方程的有效性 / 240
8.5 介孔尺寸分佈的DFT計算 / 241
8.5.1 基本原則 / 241
8.5.2 77K下的氮氣吸附 / 244
8.5.3 87K下氬氣吸附 / 245
8.6 回滯環 / 246
8.7 結論和建議 / 252
參考文獻 / 252
第9章 微孔評估
9.1 引言 / 257
9.2 氣體物理吸附等溫線分析 / 259
9.2.1 經驗法 / 259
9.2.2 Dubinin-Radushkevich-Stoeckli法 / 260
9.2.3 Horvath-Kawazoe（HK）法 / 262
9.2.4 密度泛函理論 / 263
9.2.5 壬烷預吸附法 / 264
9.2.6 吸附物和溫度的選擇 / 266
9.3 微量熱法 / 267
9.3.1 浸沒微量熱法 / 267
9.3.2 氣體吸附微量熱法 / 269
9.4 結論和建議 / 269
參考文獻 / 270
第10章 活性炭吸附
10.1 引言 / 273
10.2 活性炭：製備、性質和應用 / 274
10.2.1 石墨 / 274
10.2.2 富勒烯和納米管 / 276
10.2.3 炭黑 / 278
10.2.4 活性炭 / 280
10.2.5 超活性炭 / 283
10.2.6 碳分子篩 / 284
10.2.7 ACFs和碳布 / 285
10.2.8 整體材料 / 286
10.2.9 碳氣凝膠和OMCs / 287
10.3 無孔碳的氣體物理吸附 / 288
10.3.1 氮氣和二氧化碳在炭黑上的吸附 / 288
10.3.2 稀有氣體吸附 / 292
10.3.3 有機蒸氣吸附 / 295
10.4 多孔碳氣體物理吸附 / 297
10.4.1 氬氣、氮氣和二氧化碳吸附 / 297
10.4.2 有機蒸氣吸附 / 306
10.4.3 水蒸氣吸附 / 311
10.4.4 氦氣吸附 / 316
10.5 碳-液介面處的吸附 / 318
10.5.1 浸潤式量熱儀 / 318
10.5.2 溶液中的吸附 / 320
10.6 LPH和吸附劑變形 / 322
10.6.1 背景介紹 / 322
10.6.2 啟動入口 / 322
10.6.3 低壓滯後 / 323
10.6.4 擴張和收縮 / 324
10.7 活性炭表徵：結論和建議 / 324
參考文獻 / 325
第11章 金屬氧化物吸附
11.1 引言 / 335
11.2 二氧化矽 / 335
11.2.1 熱解二氧化矽和結晶二氧化矽 / 335
11.2.2 沉澱二氧化矽 / 342
11.2.3 矽膠 / 344
11.3 氧化鋁：結構、材質和物理吸附 / 352
11.3.1 活性氧化鋁的介紹 / 352
11.3.2 原材料 / 353
11.3.3 水合氧化鋁的熱分解 / 356
11.3.4 活性氧化鋁的合成 / 361
11.4 二氧化鈦粉末和凝膠 / 364
11.4.1 二氧化鈦顏料 / 364
11.4.2 金紅石：表面化學和氣體吸附 / 365
11.4.3 二氧化鈦凝膠的孔隙率 / 370
11.5 氧化鎂 / 372
11.5.1 非極性氣體在無孔MgO上的物理吸附 / 372
11.5.2 多孔形式MgO的物理吸附 / 374
11.6 其他氧化物 / 377
11.6.1 氧化鉻凝膠 / 377
11.6.2 氧化鐵：FeOOH的熱分解 / 379
11.6.3 微晶氧化鋅 / 381
11.6.4 水合氧化鋯凝膠 / 382
11.6.5 氧化鈹 / 385
11.6.6 二氧化鈾 / 386
11.7 金屬氧化物吸附性質的應用 / 388
11.7.1 作為氣體吸附劑、乾燥劑的應用 / 388
11.7.2 作為氣體感測器的應用 / 389
11.7.3 作為催化劑和催化劑載體的應用 / 389
11.7.4 顏料和填料應用 / 390
11.7.5 在電子產品中的應用 / 390
參考文獻 / 390
第12章 黏土、柱撐黏土、沸石和磷酸鋁的吸附
12.1 引言 / 397
12.2 結構、形貌和層狀矽酸鹽吸附劑的性質 / 398
12.2.1 結構和層狀矽酸鹽的形貌 / 398
12.2.2 層狀矽酸鹽的氣體物理吸附 / 402
12.3 柱撐黏土（PILC）：結構和屬性 / 411
12.3.1 柱撐黏土的形成和屬性 / 411
12.3.2 柱撐黏土對氣體的物理吸附 / 412
12.4 沸石：合成、孔隙結構和分子篩性質 / 415
12.4.1 沸石的結構、合成和形貌 / 415
12.4.2 分子篩沸石吸附劑性質 / 419
12.5 磷酸鹽分子篩：背景和吸附劑的性質 / 430
12.5.1 磷酸鹽分子篩的背景 / 430
12.5.2 鋁磷酸鹽分子篩吸附劑的性質 / 432
12.6 黏土、沸石和磷酸鹽基底的分子篩的應用 / 438
12.6.1 黏土的應用 / 438
12.6.2 沸石的應用 / 439
12.6.3 磷酸鹽分子篩的應用 / 441
參考文獻 / 441
第13章 有序介孔材料的吸附
13.1 引言 / 448
13.2 有序介孔二氧化矽 / 449
13.2.1 M41S系列 / 449
13.2.2 SBA系列 / 459
13.2.3 大孔的有序介孔二氧化矽 / 463
13.3 表面功能化對吸附性質的影響 / 466
13.3.1 金屬氧化物結合到壁中 / 466
13.3.2 金屬納米粒子封裝到孔中 / 469
13.3.3 表面嫁接有機配體 / 470
13.4 有序的有機矽材料 / 472
13.5 複製材料 / 473
13.6 結束語 / 475
參考文獻 / 475
第14章 金屬有機框架材料（MOFs）的吸附
14.1 引言 / 480
14.2 MOFs的BET比表面積評估及意義 / 482
14.2.1 BET比表面積的評估 / 482
14.2.2 BET比表面積的意義 / 485
14.3 改變有機配體性質的影響 / 486
14.3.1 改變配體長度 / 486
14.3.2 將配體功能化 / 490
14.4 改變金屬中心的影響 / 491
14.5 改變其他表面位點性質的影響 / 497
14.6 非框架物質的影響 / 501
14.7 柔性MOF材料的特殊例子 / 503
14.7.1 MIL-53（Al，Cr） / 505
14.7.2 MIL-53（Fe） / 508
14.7.3 Co（BDP） / 510
14.8 MOF材料的應用 / 512
14.8.1 氣體存儲 / 513
14.8.2 氣體分離與純化 / 513
14.8.3 催化 / 514
14.8.4 藥物緩釋 / 514
14.8.5 感測器 / 515
14.8.6 與其他吸附劑的比較 / 515
參考文獻 / 515
索引 / 521
