大量實(shí)驗(yàn)證明,某些亞銅鹽(例如 CuCl)能夠自發(fā)的分散到分子篩的內(nèi),外表面,形成單層或亞單層。乍一看來,這是不可思議的。因?yàn)榘礋崃W(xué)觀點(diǎn),固體的分散必將引起表面積和自由能的增加,因而它不應(yīng)該是自發(fā)過程,但是注意到載體的作用,這一現(xiàn)象就容易理解了。上述固體吸附劑中出含亞銅鹽外,還具有相當(dāng)大比表面積的穩(wěn)定的分子篩。在此情況下,體系的總表面積和自由能將不增加。相反總自由能由于亞銅鹽離子和載體表面原子間形成的表面化學(xué)鍵或離子和表面偶極子的相互作用而降低。而且,由于三維結(jié)構(gòu)變成了二維結(jié)構(gòu),嫡將增加(這與氣-固吸附和液-固吸附不同)。因此,從熱力學(xué)上看,亞銅鹽在在分子篩表面上的分散應(yīng)該是自發(fā)過程。從動(dòng)力學(xué)上看,原子沿載體表面擴(kuò)散比向載體內(nèi)部擴(kuò)散容易得多,即原子表面擴(kuò)散活化能比體相擴(kuò)散活化能要小得多。因此, 在不太高的溫度下,即可通過固-固吸附實(shí)現(xiàn)亞銅鹽在分子篩表面的分散,從而制得固體吸附劑。
當(dāng) CO分子接近該吸附劑時(shí),由于Cu 原子生成表面化學(xué)鍵而吸附在固體表面上。這種表面化學(xué)鍵是σ-π配鍵。CO分子一方面以孤對(duì)電子給予Cu 原子的空軌道形成ó鍵,另一方面又以空的反鍵π∧*軌道和Cu 原子的d軌道形成π鍵, 由Cu原子提供電子。σ-π配鍵的電子授受作用互相促進(jìn),使CO分子被吸附(化學(xué)吸附)在固體表面,從廢氣中分離出來。由于這種吸附劑具有很大的表面積和其他表面結(jié)構(gòu)特性,它對(duì) CO吸附容量大,選擇性強(qiáng)。
在一定條件(例如減壓和升溫)下,σ-π配鍵可以被破壞,CO解吸下來,從而獲得高純度的氣體產(chǎn)物。