N2吸脫附曲線說明

1、N2 吸脫附曲線說明計算氮等溫吸附和解吸的比表面積和孔徑分布的幾點注意事項 我們獲得的數據只是真實的吸收 -解吸曲線。比表面積、孔徑分布、 孔容等都是主觀和人為的數據。經常聽到一些學生說要做一個BET，但他們 實際 做的 不是 BET， 而是 氮氣等 溫吸附 -解吸 曲線 。 BET(Brunauer-Emmet-Teller) 只 處 理 N2-N2- 吸 附 等 溫 線 中 p/p0=0.050.35之間的一小段， 用著名的 BET 公式獲得單層吸附數據 Vm，然后根據它計算比表面積，如此而已。六種吸附等溫線 幾乎每一本類似的參考書都會提到前五類是BDDT(布魯納 -戴明-戴明-泰勒)。首

2、先，他們四個人把大量的等溫線分成五類，而第六類臺 階狀的是星升。每種類型都有一組語句。事實上，可以理解，相對壓 力是 X 軸，氮吸附量是 Y 軸。X 軸相對壓力大致分為三個部分 :低壓 (0.0-0.1)、中壓(0.3-0.8)和高壓 (0.90-1.0)。那么吸附曲線為 : 低壓端偏離 y 軸表明材料對氮氣有很強的作用力。 類型？類型， 類 型 iv) ，許多微孔由于微 孔隙中的強吸附勢，顯示在吸附曲線的起點？類型；材料作用力 (？) 對低壓端偏離 x 軸的解釋較弱？類型五 )。中壓端主要是氮氣在材 料孔隙中的冷凝和積聚。 中孔分析來自這些數據， 包括樣品顆粒堆積 產生的孔和有序或梯度中孔內

3、的孔。 BJH 方法基于本節(jié)獲得的孔徑數 據。高壓段可以大致看出顆粒堆積的程度，如？如果模型最終上升， 粒子可能不均勻。通常，當相對壓力約為 0.99 時，獲得的總孔體積 通常是氮吸附的冷凝值。幾個常數液氮溫度為 77K 時，液氮六方密堆積態(tài)氮分子的橫截面積為 0.162 平方納米，形成單層鋪展時，單層厚度為 0.354 納米 在標準溫度和壓力下冷凝 1 毫升氮氣后 （假設冷凝密度不變 ），體積 為 0.001547 毫升例如，當吸附曲線 p/p0 在下面的吸附圖中最大時，如果氮氣的吸附 容量為約 400毫升，可以看出總孔體積 = 400 * 0.001547 = 400/654 = 約 0.

4、61 毫升STP占地 4.354 平方米/毫升的氮分子鋪砌成單層。例如，通過 BET 方法獲得的比表面積是 S/（m2/g）= 4.354 * Vm，其中 Vm 通過 BET 方法處理并且 Vm=1/（斜率+截距 ）以 SBA-15 分子篩的吸附等溫線為例進行說明 該等溫線屬于國際石油化學聯合會分類中的第四類， 即 H1 磁滯回線。 從圖中可以看出，吸附量在低壓段緩慢增加。在這種情況下，N2 分子以單層到多層吸附在中孔的內表面上。 用 BET 法計算有序介孔材料的比表面積時，相對壓力 p/p0 = 0.100.29 更合 適。p/p0 =0.50.8 左右，吸附量突然增加。該段的位置反映了樣品

5、孔 徑的大小，其變化寬度可用作測量孔均勻性的基礎。在 p/p0 較高時， 第三段有時會上升， 這可以反映樣品中大孔或顆粒堆積孔的情況。 比 表面積、孔容和孔徑分布可由 N2 吸附 -解吸等溫線確定。布魯納 -埃 米特-泰勒法通常用于分析其比表面積。 孔徑分布通常采用 BJH 模型。 開爾文方程開爾文方程是 BJH 模型的基礎。開爾文方程得到的直徑加上液膜厚 度就是孔道的直徑。彎曲液體表面的曲率半徑 r？= 2 VM/，如果要 計算曲面液體表面產生的孔徑 r，有 r？Cos =， r 因為不同材料的接 觸角 不同，下圖中給出的彎曲液體表面的曲率半徑 r 不考慮接觸角。 和相對壓力 p/po 圖:

6、磁滯回線磁滯回線的原因這是因為 N2 分子在比正常壓力低的壓力下由于毛細管冷凝而凝結并 填充中孔通道。 當毛細冷凝開始發(fā)生時， 它在孔壁上的環(huán)形吸附膜的 液體表面上進行， 并且從孔的球形彎月面開始解吸， 因此吸附和解吸 等溫線不一致，并且經常形成滯后環(huán)。另一個論點是，進入孔道的液 氮與材料之間的接觸角是吸附過程中的前進角和解吸過程中的后退 角。當使用開爾文方程時， 這兩個角度之間的差異導致了差異。 當然， 這兩者有可能一起工作。 個人傾向于同意前者，至少直覺上 （神秘地？ 前者更有意義。磁滯回線的類型 磁滯回線的特征對應于特定的孔隙結構信息。 對這種比較的分析檢驗 了對開爾文方程的理解。H1

7、是一個均勻的孔模型，為了便于理解，可以把它看作一個直的圓 柱孔。但是，有些學生在解析光譜時會說 SBA-15 是按照 H1 型磁滯 回線排列的六方介孔結構，這是錯誤的。在 H1 型磁滯回線中可以看 到有序的中孔，但是不知道它是六邊形、四邊形還是三角形。六邊形 是用小角度 XRD 看到的東西，這是顯而易見的。H2 相對難以解釋。一般認為它是由多孔吸附質或均勻的顆粒堆積孔 造成的，一般認為它是 “墨水瓶 ”。當小孔徑瓶頸中的液氮脫附后，瓶 內束縛的液氮氣體會突然逸出。與 H4 相比， H3 在高壓端有較大的 吸附容量，被認為是片狀顆粒堆積形成的縫隙孔。 H4 也是一個狹縫 孔，它不同于粒子聚集，類

8、似于一些由層狀結構產生的孔。中壓部分 有較大的吸附容量，但不產生磁滯回線。 當相對壓力約為 0.2-0.3 時，從開爾文方程可以看出，孔半徑很小， 有效孔半徑只有幾個大小的吸附質分子， 沒有發(fā)生毛細凝聚， 吸附和 解吸等溫線一致， MCM-41 孔徑為 2和 3 有序介孔材料在納米尺度下的吸附和解吸沒有滯后環(huán)。介孔分析 通常采用 BJH模型（Barrett-Joiner- Halenda），這是 Kelvin 方程在圓柱 模型中的應用，適用于介孔范圍。結果比實際結果小。 考慮到高精度的 KJS（克魯克-哈羅涅克 -薩亞里）及其對多孔介質 -41和 小孔介質 -15 孔結構分析的校正方法， KJ

9、S 問世時，高度有序的多孔 介質 -41 被用于孔分析。結合 XRD 結果，得到了精度比 BJH 更高的 KJS 方程，適用的孔徑分析范圍在 2-6.5納米之間，并推廣到更廣泛 的應用范圍，可用于表征 SBA-15 孔結構（4.6-30納米）。關于 t-圖和 s方法 t 圖是對整個吸附或解吸曲線的處理方法。 t 形圖可以理解為厚度圖解 法。氮的吸附量與單層的吸附量相對比。 團聚過程中形成的吸附膜的 平均厚度是吸附層的平均數量乘以單層的厚度 （0.354 納米 ），并且比 表面積 = 0.162 * 單層的吸附量 * Avon Gadereau常數。當樣品是無孔材 料時， t-Plot 是穿過原

10、點的直線。當樣品含有微孔、中孔和大孔時，直線會變成幾條虛線，需要分別分析。 s方法中的下標表示標準。Sing 提出當相對壓力為 0.4時，用吸附量代替單層的吸附量，并畫出 曲線圖。在這種方法中，應該首先指定一個標準，或者在儀器上制作 一個標準樣品。 處理和圖形解釋的兩種方法是相似的。 兩者可以相互 轉化， t=0.538 s 微孔分析 微孔材料的微孔分析對真空度、控制系統(tǒng)和溫度傳感器有不同的要 求，測試時間相對較長，可能是普通樣品的十倍甚至二十倍。由于微 孔尺寸和探針分子尺寸之間的有限差異， 一些微孔探針分子還不能進 入。分析方法應根據不同樣品確定，必要時可參考相關文獻方法。此 外，一種分析方法用于自己制作一批樣品， 結果趨勢基本正確。 目前， 仍然很難用一個模型分析所有范圍內的孔徑分布。 NLDFT 是可以接 受的，但在本文中很少使用。樣品交付提醒 明確測試目的 :比表面積和孔結構影響活性中心的分布和反應物的停 留時間，比表面積因處理如焙燒溫度等不同而不同。 不要隨便看特定 表面的孔隙分布。基本上，以實驗中使用的狀態(tài)為準。樣品應干燥并交付。應說明樣品 類型和比