孔吸附基本知識-caoyu

1、多孔材料多孔材料Catalyst, adsorption, separation孔徑分類孔徑分類Micropore( 50 nm)FAU，活性炭，活性炭MCM-41, SBA-15多孔玻璃，陶瓷多孔玻璃，陶瓷Micromeritics ASAP 2010 -InstrumentMicromeritics ASAP 2020 -InstrumentASAP 2420 多多站全自動比表面與站全自動比表面與孔隙度分析儀孔隙度分析儀 - MicromeriticsTristar 3000 物理吸附儀物理吸附儀 - Micromeritics3 Flex 物理物理吸附儀吸附儀 - Micromeriti

2、cs一些常見的吸附質(zhì)一些常見的吸附質(zhì) N2 吸附吸附 CO2 吸附吸附 樣品測試主要過程樣品測試主要過程 樣品的預(yù)處理樣品的預(yù)處理 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-吸附等溫線吸附等溫線_isotherm 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-吸附等溫線吸附等溫線_isotherm IIIIIIIVVVI 吸附等溫線分類吸附等溫線分類_IUPAC-1985 滯后環(huán)類型 滯后環(huán)分類滯后環(huán)分類_IUPAC-1985 IUPAC新規(guī)范新規(guī)范-2015年年8月月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.I類類：微孔材料的

3、吸附等溫線。吸附很快達(dá)到飽和，因為氣體在微孔中受到很強(qiáng)的作用力。 I(a): 只具有狹窄微孔的材料的吸附等溫線，一般孔徑小于1 nm。 I(b): 微孔的孔徑分布范圍比較寬、可能還具有較窄介孔的材料的吸附等溫線，一般孔徑小于2.5 nm。II類類：無孔或大孔材料的吸附等溫線， 存在拐點“B點”，一般象征著單層吸附的結(jié)束；隨后發(fā)生多層吸附；吸附量在接近P/P0=1時沒有平臺，吸附?jīng)]有達(dá)到飽和。III類類：可能發(fā)生在無孔或大孔材料的吸附等溫線中。 材料與氣體作用力很弱，不存在象征單層吸附結(jié)束的拐點“B點”，吸附量在接近P/P0=1時沒有平臺，吸附?jīng)]有達(dá)到飽和。IUPAC新規(guī)范新規(guī)范-2015年年8

4、月月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.IV類類：介孔材料的吸附等溫線材料首先發(fā)生如II類曲線的單層吸附和多層吸附行為，然后發(fā)生“孔凝聚”。吸附量在接近P/P0=1時形成平臺，吸附達(dá)到飽和。 IV(a): “孔凝聚”后，脫附有遲滯行為。 IV(b): 沒有脫附遲滯的介孔吸附等溫線，一般發(fā)生在介孔孔徑較窄的圓柱形和錐形孔材料中。V類類：發(fā)現(xiàn)在具有疏水表面的微孔/介孔材料的水吸附行為中。 相對壓力較低時由于材料-氣體的弱作用力，曲線與III類吸附等溫線類似。隨后發(fā)生孔填充和脫附遲滯。VI類類：發(fā)生在高度均一的無

5、孔材料表面，例如氬氣、氪 氣低溫下在一些石墨、炭黑表面的吸附過程。 材料發(fā)生一層吸附結(jié)束后再吸附下一層的多層吸附。IUPAC新規(guī)范新規(guī)范-2015年年8月月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.H1： 發(fā)現(xiàn)于孔徑分布較窄的圓柱形孔介孔材料。H2(a)：孔“頸”相對較窄的墨水瓶形介孔材料（下圖左）；H2(b)：孔“頸”相對較寬的墨水瓶形介孔材料（下圖右）。H3H3：發(fā)現(xiàn)于層狀結(jié)構(gòu)集聚，產(chǎn)生狹縫形孔的介孔材料。H4H4：發(fā)現(xiàn)于同時具有微孔和介孔的材料。H5H5：很少見，發(fā)現(xiàn)于部分孔道被堵塞的介孔材料。數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)

6、分析-BET ommoaPPCVCCVPPVP11oomaPPCPPCPVV11Va 吸附量吸附量Vm 單層吸附容量單層吸附容量P 吸附質(zhì)蒸汽吸附平衡時的壓力吸附質(zhì)蒸汽吸附平衡時的壓力BET BET 模型的計算公式：模型的計算公式：單層吸附量單層吸附量Vm1/（斜率（斜率+截距）截距）C=1+斜率斜率/截距截距 （C0)P/P0P/Va(P0-P)數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-BET 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-BET BETBET方法分析微孔材料比表面積方法分析微孔材料比表面積的的原則：原則：1. C值必須為正值。2. 取點范圍必須在n(1-P/P0) 隨著P/P0增大的范圍內(nèi)。3. 單層吸附達(dá)到飽和的吸附量nm

7、對應(yīng)的壓力要計入選點范圍。數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-BET 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔容孔容_Total pore volume 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔容孔容_Total pore volume 適用于微孔的孔徑分布數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔徑分布孔徑分布_Pore width-HK法法 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔徑分布孔徑分布_Pore width-HK法法 適用于介孔的孔徑分布注意吸附支or脫附支的選取如果選擇脫附支，注意4nm左右的假峰！數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔徑分布孔徑分布_Pore width-BJH法法 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔徑分布孔徑分布_Pore width-BJH法法 數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔徑分布孔徑分布_Pore width-NLDFT法法 微孔、介孔都適用數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析-孔徑分布孔徑分布_Pore width-N