Adsorption-desorption kinetics with multiple site occupation

S. Manzi, G. Costanza, and V.D. Pereyra

Departamento de Física, Laboratorio de Ciencias de Superficies y Medios Porosos, Universidad Nacional de San Luis, CONICET, Chacabuco 917, 5700 - San Luis, Argentina e-mail: smanzi@unsl.edu.ar, costanza@unsl.edu.ar, vpereyra@unsl.edu.ar

Recibido el 17 de noviembre de 2003; ]]> aceptado el 9 de febrero de 2004

Resumen

En este trabajo se estudia en forma teórica la cinética de adsorción-desorción con múltiple ocupación de sitios. El problema se formula en el marco del modelo de gas de red cinético para una red unidimensional. Por medio de las llamadas reglas de evolución local se obtiene el conjunto de ecuaciones diferenciales acopladas que describen la evolución para las funciones de correlación. Mediante el uso de clausuras de campo medio (m,n), que permiten el truncamiento del sistema de ecuaciones, se obtiene el comportamiento cinético de los observables. Como resultado de esto se analizan las propiedades de equilibrio, la aproximación al equilibrio y las propiedades de no-equilibrio para la especie adsorbida, a través de las isotermas de adsorción y los espectros de desorción térmica programada (DTP) para adsorbatos móviles e inmóviles.

Descriptores: Modelos de cinética de superficie; cinética de adsorción; difusión superficial; espectrometría de desorción térmica.

Abstract

The adsorption-desorption kinetics with multiple site occupation in a one-dimensional network is formulated in the framework of the kinetic lattice gas model. The kinetic equations that describe the time evolution of the correlators are obtained by use of the so called Local Evolution Rules, that take into account the adsorption, desorption, and diffusion of the adsorbed molecules. After truncating the infinite hierarchy of equations, different cases are analyzed. Equilibrium solutions are obtained and the exact expression for adsorption isotherms as well as the nearest-neighbor correlations are presented. The asymptotic approach to the equilibrium is also discussed. Finally, we analyzed the desorption kinetics throughout the thermal desorption spectra.

Keywords: Models of surface kinetics; adsorption kinetics; surface diffusion; termal desorption spectroscopy.

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