МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗОТЕРМ ОДНОМЕРНОЙ АДСОРБЦИИ НА НАНОКЛАСТЕРАХ

В.Н. Удодов, В.М. Базуев, А.Н. Таскин
DOI: 10.25699/SSSB.2019.2(26).32537 Download PDF
Аннотация: Изотермы адсорбции являются распространенным способом описания адсорбционных явлений. Методы получения данных для построения изотерм адсорбции основаны на измерении количества газа, удаленного из газовой фазы при адсорбции, а также на различных способах определения количества адсорбата на поверхности адсорбента. С другой стороны, одномерные кластеры в последние десятилетия привлекают большой интерес. Однако изотермы одномерной адсорбции пока не изучались. Отметим, что одномерная модель решеточного газа в изучении реальных адсорбционных процессов применяется достаточно часто, например, рассмотрена одномерная адсорбция атомов цезия на дефектах поверхности сапфира. Обычно учитывается взаимодействие ближайших соседей. В работе методом компьютерного моделирования впервые построены изотермы одномерной адсорбции и проанализировано, как количество узлов атомной решетки N, взаимодействие и температура влияют на эти изотермы. Рассчитаны изотермы адсорбции при учете взаимодействия до вторых соседей при конечных температурах в рамках обобщенной модели Изинга. В качестве граничных условий выбраны «оборванные» (свободные) концы, что соответствует свободной цепочке (кластеру) или цепочке на поверхности кристалла. Рассматривается мономолекулярная (монослойная) адсорбция. В рамках модели Изинга с взаимодействием вторых соседей показано, что изотермы одномерной адсорбции на нанокластерах отличаются от изотерм Ленгмюра. Определено влияние размера системы N на изотермы, оказалось, увеличение Nприводит к более резкому изменению степени заполнения адатомами как функции парциального давления (концентрации адсорбтива в окружающей среде). При малых и больших давлениях одномерная изотерма практически не зависит от размера системы. Начальный участок изотермы имеет выпуклость вниз (изотерма Ленгмюра всегда выпукла вверх), это свидетельствует о притяжении адатомов и согласуется с традиционными представлениями. Показано, что взаимодействие вторых соседей существенно влияет на одномерную изотерму адсорбции. При отрицательном взаимодействии вторых соседей на изотерме появляются дополнительные горизонтальные площадки, которые свидетельствуют о появлении новых адсорбционных фаз.
Ключевые слова: компьютерное моделирование, одномерная мономолекулярная адсорбция, изотермы адсорбции, нанокластеры, одномерная модель Изинга.

Контакты

Россия, 659305, Алтайский край, г. Бийск,
ул. Трофимова, 27, к. 404Б
Тел. +7-923-162-93-27
(ответственный секретарь -
Голых Роман Николаевич)
e-mail: info@s-sibsb.ru

Свидетельство