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化学吸附是吸附质分子与固体表面原子（或分子）发生电子的转移、交换或共有，形成吸附化学键的吸附 。由于固体表面存在不均匀力场 ，表面上的原子往往还有剩余的成键能力 ，当气体分子碰撞到固体表面上时便与表面原子间发生电子的交换 、转移或共有，形成吸附化学键的吸附作用 。
基本介绍 中文名 ：化学吸附 外文名 ：Chemical adsorption 机理 ：三种情况 套用 ：用于催化剂的表征 特点 ：电子的转移 相关 ：物理吸附 简介,特点,机理,套用,作用,区别, 简介 化学吸附是物质表面研究领域中一个非常重要的分支 ，它在催化(尤其是异相催化) 、腐蚀、电解、晶体学 、金属学及冶金学等诸多方面都有着重要的套用。人们对化学吸附的研究也是较早的 ，但是早期的研究由于实验条件的限制，只能停留在较为基础的研究水平上。又因理论得不到实验的证实 ，使得早期的化学吸附研究发展很慢 。20世纪60年代以后 ，由于固体物理学的发展和成熟以及各种电测技术 、超高真空技术及与之相关的表面及薄膜制各技术的迅速发展，各种能谱仅、质谱仪 、衍射仪和显微技术不断出现并日臻完善 ，使得人们有条件从原子 、分子水平去探究化学吸附现象 。从而 ，使得化学吸附的研究得到迅速的发展，即在理论上 ，建立了一系列的模型；在实验上 ，获得了大量的实验数据。 化学吸附的研究可分为巨观理论、微观理论 、统计理论三个方面 。本文着重从微观角度对化学吸附进行介绍，因为它可以使人们从更深的层次去认识化学吸附的反应机制，从而使在这方面的研究不但具有理论意义 ，同时也具有很重要的实际意义 。 特点 化学吸附的主要特点是：仅发生单分子层吸附；吸附热与化学反应热相当；有选择性；大多为不可逆吸附；吸附层能在较高温度下保持稳定等。化学吸附又可分为需要活化能的 活化吸附 (activated adsorption)和不需活化能的 非活化吸附 (non-activated adsorption) ，前者吸附速度较慢，后者则较快 。 化学吸附是多相催化反应的重要步骤 。研究化学吸附对了解多相催化反应机理 ，实现催化反应工业化有重要意义。吸附特点与物理吸附相比 ，化学吸附主要有以下特点：①吸附所涉及的力与化学键力相当，比范德华力强得多 。②吸附热近似等于反应热 。③吸附是单分子层的。因此可用朗缪尔等温式描述 ，有时也可用弗罗因德利希公式描述 。④有选择性 。⑤对温度和压力具有不可逆性。另外 ，化学吸附还常常需要活化能。确定一种吸附是否是化学吸附，主要根据吸附热和不可逆性 。 机理 可分3种情况：①气体分子失去电子成为正离子 ，固体得到电子 ，结果是正离子被吸附在带负电的固体表面上 。②固体失去电子而气体分子得到电子，结果是负离子被吸附在带正电的固体表面上。③气体与固体共有电子成共价键或配位键 。例如气体在金属表面上的吸附就往往是由于气体分子的电子与金属原子的d电子形成共价键 ，或气体分子提供一对电子与金属原子成配位键而吸附的 。 套用 脉冲化学吸附 ，催化剂预处理 、等温反应、BET比表面积。用于催化剂的表征，如金属分散度 、活性金属表面积 、酸中心数量及强度分布等 。 作用 在复相催化中，多数属于固体表面催化气相反应 ，它与固体表面吸附紧密相关 。在这类催化反应中 ，至少有一种反应物是被固体表面化学吸附的，而且这种吸附是催化过程的关键步骤。在固体表面的吸附层中 ，气体分子的密度要比气相中高得多 ，但是催化剂加速反应一般并不是表面浓度增大的结果，而主要是因为被吸附分子、离子或基团具有高的反应活性 。气体分子在固体表面化学吸附时可能引起离解 、变形等 ，可以大大提高它们的反应活性 。因此 ，化学吸附的研究对阐明催化机理是十分重要的。化学吸附与固体表面结构有关 。表面结构化学吸附的研究中有许多新方法和新技术，例如场发射显微镜 、场离子显微镜、低能电子衍射、红外光谱 、核磁共振 、电子能谱化学分析、同位素交换法等 。其中场发射显微镜和场离子显微镜能直接观察不同晶面上的吸附以及表面上个别原子的位置 ，故为各种表面的晶格缺陷 、吸附性质及机理的研究提供了最直接的证据。 区别 普通物体固体表面有吸附水中溶解及胶体物质的能力 ，比表面积很大的活性炭等具有很强的吸附能力，可用作吸附剂。根据吸附的工作原理 ，吸附又分为物理吸附和化学吸附 。吸附剂和被吸附物质之间通过分子间范德华力产生的吸附 ，称为物理吸附；而吸附剂与被吸附物质之间产生的化学作用，生成化学键引起吸附，称为化学吸附 。离子交换实际上也是一种吸附。 物理吸附和化学吸附并非是不相容的 ，而是随着外界条件的变化可以相伴发生 ，但在一个系统中，某一种吸附是主要的 。而在污水处理中 ，多数情况下 ，往往是几种吸附的综合结果 。新型炭材料研究室隶属于清华大学材料科学与工程系是教育部先进材料实验室。研究室主要从事天然石墨（鳞片石墨，微晶石墨）的深加工技术 ，多孔炭材料的制备和表征 ，及其在储能 、节能、环保 、绿色制造等方面的应用研究 。研究室主要有以下几个研究方向：①石墨工艺与天然石墨深加工技术；②环保材料与吸附过滤；③储能材料与高性能电池；④节能材料与绿色制造 。
研究室自成立以来，先后承担过国家“八五 ” 、“九五 ”、“十五”科技攻关计划项目 ，2 项国家“863”项目 ，10项国家自然科学基金项目，同时承担了多项与科研院所 、企业公司合作的横向课题。在我国天然石墨资源的开发利用 ，深加工技术方面作出了贡献 ，先后完成了增强柔性石墨复合材料的开发 、制备和中试线实验，膨胀石墨在吸附重油和治疗创伤方面的应用等课题 。目前实验室方向主要集中在能源材料和环保材料两个研究领域 。在储能材料领域中，主要研究天然石墨和合成炭材料在锂离子二次电池、燃料电池和超级电容器等方面的应用。在环保材料领域中 ，主要研究多孔石墨材料 ，多孔炭材料在水处理和室内空气净化方面的应用 。
研究室主要研究工作包括：①石墨研究：低硫膨胀石墨 、柔性石墨的制备，多孔石墨对黏稠类有机液体的超吸附行为和再生技术研究 ，膨胀石墨基隐身材料与机理研究 ，石墨基燃料电池双极板研制，天然微晶石墨和鳞片石墨用作锂离子二次电池阳极材料的开发 ，核石墨研究 。②其他研究：锂离子电池正极材料研究 ，多孔炭材料的制备以及其对挥发性有机物和腐蚀性气体的吸附规律研究，天然多孔矿物与碳反应过程的基本物理化学问题 ，室内空气质量的评估与控制技术 ，超临界环境下炭材料纳米孔空间形成过程的研究，直接甲醇燃料电池研究 ，碳电极超级电容器研制 ，纳米碳管隐身材料研究，等等。
研究室经过十几年的技术储备，已经具有完整的膨胀石墨 ，柔性石墨制备工艺 ，多孔炭材料的制备技术和孔结构控制技术，具有制备膨胀石墨和柔性石墨的成套设备 ，普通活化 、超临界活化装置 ，吸附系统与室内空气评价系统等。实验室现有教授3人，副教授3人 ，讲师1人 ，工程师1人 。
研究室曾经获得了1993年国家发明三等奖（阳极氧化法制备可膨胀石墨技术），2006年中国建筑材料工业协会 中国硅酸盐学会技术发明一等奖（天然石墨的深加工技术及其应用研究） 。实验室在天然石墨深加工技术及应用方面拥有14项国内外发明专利（已授权10项） ，其中包括2项美国发明专利（已授权） ，2项新型实用专利（已授权1项），7项省部级科技成果鉴定。利用这些具有自主知识产权的创新性技术 ，研究开发了优质可膨胀石墨材料、多孔石墨材料、柔性石墨双极板材料 、锂离子电池石墨负极材料 、高性能电池正极石墨导电材料及石墨电磁波吸收和屏蔽材料等六类新材料 ，其中一些新材料已经产业化，另一些具有良好的市场前景 。项目成果具有显著的经济效益和社会效益，为我国石墨产业的现代化提供了技术基础 。在国际杂志上发表论文20篇 ，中文期刊上发表论文60篇。
地址：北京清华大学材料科学与工程系新型炭材料研究室 邮编：100084
电话：010-62773752 电传：010-62792911
邮箱： fykang@tsinghua.edu.cn 负责人：康飞宇
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