Adsorption Deformation in Multicomponent Porous Systems

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

A generalization of the procedure for calculating the local mechanical moduli of multicomponent porous materials in the process of adsorption deformation by a mixture of adsorbed molecules is discussed. The porous system is modeled by a two-level structural model consisting of interconnected systems of globules/grains and a system of pores inside which adsorption occurs. The adsorbate simultaneously affects the outer and inner surface of the adsorbent, changing the volume of the sample with a fixed amount of adsorbent. Based on two-level structural models of deformable porous bodies within the framework of the lattice gas model, equations are formulated that provide a self-consistent description of the change in their volume and partial adsorption isotherms as a function of the external pressure of the adsorbate at a fixed temperature. For simplicity of presentation of the calculation scheme, commensurability of the sizes of the atoms of the solid body and the components of the mobile phase of the adsorbate is assumed. The molecular level reflects the intrinsic volume of molecules and their lateral interaction in the quasi-dimeric approximation. The supramolecular level of the model is represented as a grain of a porous material with a given distribution function of interconnected pores of various types and sizes. Using the compression modulus as an example, a method for calculating average local mechanical moduli characterizing the mechanical properties of solids is considered.

About the authors

Yu. K. Tovbin

Kurnakov Institute of General and Inorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: karaul@gmail.com
119991, Moscow, Russia

References

  1. Хилл Т. // Катализ, вопросы теории и методы исследования: Пер. с анг. М.: Изд-во ин. лит. 1955. С. 276.
  2. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2017. Т. 91. № 9. С. 1453.
  3. Gor G.Yu., Neimark A.V. // Langmuir. 2011. V. 27. P. 6926.
  4. Gor G.Yu., Huber P., Bernstein N. // Applied Physics Reviews. 2017. V. 4. P. 011303.
  5. Shkolin A.V., Men’shchikov I.E., Khozina E.V., Yakovlev V.Yu., Simonov V.N., Fomkin A.A. // J. Chem. Eng. Data. https://doi.org/10.1021/acs.jced.1c00904
  6. Neimark A.V., Grenev I. // J. Phys. Chem. C. 2020. V. 124. P. 749.
  7. Shkolin A.V., Men’shchikov I.E., Khozina E.V., Yakovlev V.Yu., Fomkin A.A. // Adsorption. https://doi.org/10.1007/s10450-022-00370-y
  8. Товбин Ю.К. // Физикохимия поверхности и защита материалов. 2021. Т. 57. № 1. С. 3.
  9. Товбин Ю.К. // Изв. АН. Сер. химич. 2003. № 4. С. 827.
  10. Товбин Ю.К. Молекулярная теория адсорбции в пористых телах. М.: Физматлит, 2012. 624 с.
  11. Хилл Т. Статистическая механика. М.: Изд-во иностр. лит., 1960.
  12. Товбин Ю.К., Теория физико-химических процессов на границе газ–твердое тело. М.: Наука, 1990. 288 с.
  13. Черемской П.Г. Поры в твердом теле. М.: Энергоатомиздат, 1990. 376 с.
  14. Borowkow M., Zagorski R. // J. Chem. Phys. 2001. V. 114. P. 5397.
  15. Forni D., Molinari D., Rossetti I., Pernocine N. // Appl. Catalysis A: General. 1999. V. 185. P. 269.
  16. Kowalczyk Z., Jodzis S., Sentek J. // Appl. Catalysis A: General. 1996. V. 138. P. 83.
  17. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2021. Т. 95. № 9. С. 1304.
  18. Гиршфельдер Дж., Кертис Ч., Берд Р., Молекулярная теория газов и жидкостей. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. 929 с.
  19. Мелвин-Хьюз Е.А. Физическая химия, М.: Изд-во иностр. лит., 1962. Кн. 1. и 2. 1148 с.
  20. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2015. Т. 89. № 11 С. 1704.
  21. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2013. Т. 87. № 7. С. 1097.
  22. Товбин Ю.К., Рабинович А.Б. // ЖФХ. 2014. Т. 88. № 2. С. 201.
  23. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т.7.Теория упругости. М.: Наука, 1987. 246 с.
  24. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2014. Т. 88. № 6. С. 1032.
  25. Товбин Ю. К. // ЖФХ. 2016. Т. 90. № 7. С. 1059.
  26. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2016. Т. 90. № 8. С. 1135.
  27. Товбин Ю.К., Сенявин М.М., Жидкова Л.К. // ЖФХ. 1999. Т. 73. № 2. С. 304.
  28. Товбин Ю.К. // Химич. физика. 2002. Т. 21. № 1. С. 83.
  29. Марадудин А. Дефекты и колебательный спектр кристаллов. М.: Мир. 1968. 432 с.
  30. Дин П. // Вычислительные методы в теории твердого тела. М.: Мир, 1975. С. 209.
  31. Товбин Ю.К., Титов С.В., Комаров В.Н. // Физика твердого тела. 2015. Т. 57. № 2. С. 342.
  32. Лейбфрид Г. Микроскопическая теория механических и тепловых свойств кристаллов. М.; Л.: ГИФМЛ, 1963. 313 с.
  33. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2015. Т. 89. № 10. С. 1666.
  34. Киселев А.В., Пошкус Д.П., Яшин Я.И. Молекулярные основы адсорбционной хроматографии. М.: Химия, 1986. 269 с.
  35. Киселев А.В. Межмолекулярные взаимодействия в адсорбции и хроматографии. М.: Высшая школа, 1986. 360 с.
  36. Авгуль Н.Н., Киселев А.В., Пошкус Д.П. Адсорбция газов и паров на однородных поверхностях. М.: Химия, 1975. 284 с.
  37. Steele W. The Interaction of Gases with Solid Surfaces. Oxford etc.: Pergamon Press, 1974. 349 p.
  38. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2014. Т. 88. № 11. С. 1788.
  39. Товбин Ю.К. Малые системы и основы термодинамики. М.: Физматлит, 2018. 404 с.
  40. Guggenheim E.A. Mixture. Oxford: Univer. Press, 1952. 271 p.
  41. Смирнова Н.А. Молекулярные теории растворов. Л.: Химия, 1987. 335 с.
  42. Товбин Ю.К. // ЖФХ. 2012. Т. 86. № 4. С. 788.
  43. Tovbin Yu.K. // Progress in Surface Science. 1990. V.34. № 1–4. P. 1–235.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Ю.К. Товбин