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 -Instrument Micromeritics ASAP 2020 -Instrument ASAP 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 - Micromeritics Tristar 3000 物理吸附儀物理吸附儀 - Micromeritics3 Flex 物理物理吸附儀吸附儀 -

2、Micromeritics 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 III III IV VVI 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, 105

3、11069. I類類：微孔材料的吸附等溫線。吸附很快達(dá)到飽和，因?yàn)闅?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(diǎn)“B點(diǎn)”，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(shí)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(diǎn)“B點(diǎn)”，吸附量在接近P/P0=1時(shí)沒有平臺，吸附?jīng)]有

4、 達(dá)到飽和。 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. 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(shí)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(shí)由于材料-氣體的弱作用力，曲線與III類 吸

5、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

6、同時(shí)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)分析-BET ommoa P P CV C CVPPV P11 o o m a P P CPP CP V V 11 Va 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(shí)的壓力吸附質(zhì)蒸汽吸附平衡時(shí)的壓力 BET BET 模型的計(jì)算公式：模型的計(jì)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/P0 P/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

7、表面積的的 原則：原則： 1. C值必須為正值。 2. 取點(diǎn)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 對應(yīng)的壓力要計(jì)入選點(diǎn)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-