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Encyclopedia
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靜態(tài)氮吸附儀是一個(gè)密閉的真空系統(tǒng),通過(guò)吸附質(zhì)的絕對(duì)壓力控制吸附壓力,真空度是非常重要的,首先高真空度是微孔測(cè)試的必要條件,其次真空條件是脫氣 處理的必要條件,它也是準(zhǔn)確測(cè)定比表面及孔徑分析的必要條件。這里真空度是指吸附系統(tǒng)的實(shí)際真空度,而不是真空泵的極限真空度,所以真空度好,包含了對(duì)真空系統(tǒng)要求。對(duì)于一般比表面及介孔孔徑分析,采用雙極機(jī)械泵,極限真空不低于0.1即可滿(mǎn)足要求,對(duì)于微孔分析,最好采用分子泵,以獲得更高的真空度
查看詳情靜態(tài)氮吸附比表面積及孔徑分析儀是一個(gè)密閉的真空系統(tǒng),通過(guò)吸附質(zhì)的絕對(duì)壓力控制吸附壓力,真空度是重要的,首先真空度高是微孔測(cè)試的必要條件,其次真空條件是脫氣處理的必要條件,因此也是準(zhǔn)確測(cè)定比表面及孔徑分析的必要條件。這里真空度是指吸附系統(tǒng)的實(shí)際真空度,而不是真空泵的極限真空度,所以真空度好,包含了對(duì)真空系統(tǒng)要求。對(duì)于一般比表面及介孔孔徑分析,采用雙極機(jī)械泵,極限真空不低于10-1即可滿(mǎn)足要求,對(duì)于微孔分析,最好采用分子泵,以獲得更高的真空度。
查看詳情等溫吸附曲線(xiàn)的最高點(diǎn),決定了大孔分析的上限,例如P/Po=0.98時(shí),孔徑測(cè)定的最大值是50nm,P/Po達(dá)到0.995時(shí),孔徑測(cè)定的最大值到400nm,孔徑上限對(duì)于含大孔材料的總孔體積影響極大,因此對(duì)于大孔材料必須仔細(xì)控制最高點(diǎn)。
查看詳情其特點(diǎn)是,在壓力很低時(shí),吸附量迅速上升,當(dāng)相對(duì)壓力超過(guò)0.1后,吸附量增加很緩慢,如果材料中同時(shí)還有大孔,則在壓力接近最高的部分,吸附量再度上升,如果沒(méi)有大孔,吸附曲線(xiàn)不存在上升部分。
查看詳情非定域密度函數(shù)(NLDFT)和蒙特卡洛計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)更加準(zhǔn)確地提供了在狹窄孔中的流體 結(jié)構(gòu)。密度分布圖指出,在一個(gè)楔形介孔中共存著氣態(tài)流體和液態(tài)流體。共存氣體和液體的密度是孔壁距離的函數(shù),接近于孔壁的吸附層 反映為多層吸附,隨著與孔壁距離的增加密度減少。NLDFT和GCMC可以正確描述接近于固體孔壁的流體結(jié)構(gòu),孔的吸附等溫線(xiàn)的分析是以流體-流體之間和流體-固體之間相互作用的分子間勢(shì)能為基礎(chǔ)的。由微觀方法分析得到的吸附等溫線(xiàn)和在多孔固體實(shí)際測(cè)得的實(shí)驗(yàn)等溫線(xiàn)的關(guān)系(GAI)方程:GAI方程反映出以下假設(shè):吸附等溫線(xiàn)是由無(wú)數(shù)個(gè)別的“單孔” 的吸附等溫線(xiàn)乘以它們的覆蓋孔徑范圍的相對(duì)分布f (w)得到的。如前所述,只要 體系給定(吸附質(zhì)/吸附劑),就能通過(guò)DFT或MC模擬得到一組N(P/PO,W)等溫線(xiàn) (也叫 kernel,即核心文件或影響函數(shù)),通過(guò)快速非負(fù)數(shù)最小二乘法解GAI方程 就能推導(dǎo)出孔徑分布曲線(xiàn)。這是孔徑分析的最新理論方法,也稱(chēng)為微觀分析方法,它既可以應(yīng)用于微孔,也可以應(yīng)用于介孔的分析。
查看詳情HK和SF法推出了由微孔樣品 等溫吸附線(xiàn)計(jì)算有效孔徑分布 的半經(jīng)驗(yàn)分析方法,分別用于 氮/碳(狹縫)及 氬/沸石 (圓柱孔)系統(tǒng),他們解決了微孔填充壓力與孔徑的新關(guān)系,并未解決孔中氮的分布密度; HK法的一個(gè)弱點(diǎn)是,他需要輸入吸附劑和吸附質(zhì)的極化率、磁化系數(shù)、表面密度、直徑等參數(shù),這些參數(shù)的選擇對(duì)運(yùn)算結(jié)果影響很大,因此不同儀器的結(jié)果可能有較大的差別,但這種方法對(duì)于微孔孔徑分布的測(cè)定有了重大的進(jìn)展并被廣泛應(yīng)用
查看詳情在微孔的情況下,孔壁間的相互作用勢(shì)能相互重疊,微孔中的吸附比介孔大,因此在相對(duì)壓力<0.01時(shí)就會(huì)發(fā)生微孔中的填充,孔徑在0.5~1nm的孔甚至在相對(duì)壓力10-5~10-7時(shí)即可產(chǎn)生吸附質(zhì)的填充,所以微孔的測(cè)定與分析比介孔要復(fù)雜得多。顯然,把BJH孔徑分析方法延伸到微孔區(qū)域是錯(cuò)誤的,兩個(gè)原因,其一,凱爾文方程在孔徑<2nm時(shí)是不適用的;其二,毛細(xì)凝聚現(xiàn)象描述的孔中吸附質(zhì)為液態(tài),而在微孔中由于密集孔壁的交互作用,使得填充于微孔中的吸附質(zhì)處于非液體狀態(tài),因此孔徑分布的規(guī)律必須有新的理論及計(jì)算方法,宏觀熱力學(xué)的方法已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
查看詳情一般認(rèn)為,氮吸附法孔徑分析的極限范圍是0.35~500nm,小于0.35nm,氮分子已經(jīng)進(jìn)不去,而且更小的孔已無(wú)實(shí)際意義, 而500nm的孔對(duì)應(yīng)的相對(duì)壓力是0.997, 這時(shí)壓力的準(zhǔn)確控制已十分困難,孔徑與壓力的對(duì)應(yīng)關(guān)系也非常粗略,實(shí)際測(cè)試中,壓力上限常控制在0.995,這時(shí)對(duì)應(yīng)的孔尺寸約為400nm.
查看詳情國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)把粉體材料中的孔按尺寸分為微孔(Micropores):孔徑<2nm;中孔或介孔(Mesopores):孔徑2~50nm;大孔(Macropores):孔徑>50nm。
查看詳情在介孔分析中,通過(guò)測(cè)定每一個(gè)壓力增量下的吸附量,根據(jù)這個(gè)很小的壓力區(qū)間可以計(jì)算得到一個(gè)平均孔徑(用Kilven、Helsay方程),然后把吸附的氮?dú)庹鬯愠梢旱捏w積,再減去大孔中吸附層增厚所占有的體積,即可計(jì)算出孔的體積。有了孔體積和平均孔徑,就可計(jì)算出孔的內(nèi)表面積S: 對(duì)于圓柱孔 S=4V/D, 對(duì)于縫隙孔 S=2V/D
查看詳情BJH吸附平均孔徑:由BJH吸附累積總孔體積與BJH吸附累積總孔內(nèi)表面積計(jì)算得到的平均孔徑,有孔徑的上、下限;對(duì)于圓柱孔,D=4V/S ,?對(duì)于縫隙型孔,D=2V/S。
查看詳情已知一定范圍孔(例如2nm~300nm)的總孔體積和總內(nèi)表面積,假設(shè)這是同一種尺寸的孔,根據(jù)孔體積、內(nèi)表面積、孔徑的幾何關(guān)系,算出孔徑,對(duì)于圓柱孔,D=4V/S , 對(duì)于縫隙型孔,D=2V/S。由于大多數(shù)情況下, 孔徑分布不是簡(jiǎn)單的正態(tài)分布,因此平均孔徑不具有任何明確的物理含義。
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