大香蕉网,欧美亚洲人成网站在线观看 ,国产精品欧美一区在线,免费无码一区二区三区蜜桃大

您好!歡迎訪問貝士德儀器科技(北京)有限公司網(wǎng)站!
全國服務(wù)咨詢熱線:

13810680835

當(dāng)前位置:首頁 > 技術(shù)文章 > 比表面孔徑分布的計算

比表面孔徑分布的計算

更新時間:2015-04-03      點(diǎn)擊次數(shù):3246

六類吸附等溫線類型
幾乎每本類似參考書都會提到,前五種是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-ler)分類,先由此四人將大量等溫線歸為五類,階梯狀的第六類為Sing增加。每一種類型都會有一套說法,其實可以這么理解,以相對壓力為X軸,氮?dú)馕搅繛閅軸,再將X軸相對壓力粗略地分為低壓(0.0-0.1)、中壓(0.3-0.8)、高壓(0.90-1.0)三段。那么吸附曲線在:
低壓端偏Y軸則說明材料與氮有較強(qiáng)作用力(I型,II型,Ⅳ型),較多微孔存在時由于微孔內(nèi)強(qiáng)吸附勢,吸附曲線起始時呈?型;低壓端偏X軸說明與材料作用力弱(???型,Ⅴ型)。
中壓端多為氮?dú)庠诓牧峡椎纼?nèi)的冷凝積聚,介孔分析就來源于這段數(shù)據(jù),包括樣品粒子堆積產(chǎn)生的孔,有序或梯度的介孔范圍內(nèi)孔道。BJH方法就是基于這一段得出的孔徑數(shù)據(jù);
高壓段可粗略地看出粒子堆積程度,如?型中如zui后上揚(yáng),則粒子未必均勻。平常得到的總孔容通常是取相對壓力為0.99左右時氮?dú)馕搅康睦淠怠?br>◆幾個常數(shù)
1.液氮溫度77K時液氮六方密堆積氮分子橫截面積0.162平方納米,形成單分子層鋪展時認(rèn)為單分子層厚度為0.354nm
2.標(biāo)況(STP)下1mL氮?dú)饽酆螅俣勖芏炔蛔儯w積為0.001547mL
例:如下面吸脫附圖中吸附曲線p/p0zui大時氮?dú)馕搅考s為400 mL,則可知總孔容=400*0.001547=400/654=約0.61mL
3.STP每mL氮?dú)夥肿愉伋蓡畏肿訉诱加妹娣e4.354平方米
例:BET方法得到的比表面積則是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法處理可知Vm=1/(斜率+截距)
◆以SBA-15分子篩的吸附等溫線為例加以說明
此等溫線屬IUPAC 分類中的IV型,H1滯后環(huán)。從圖中可看出,在低壓段吸附量平緩增加,此時N2 分子以單層到多層吸附在介孔的內(nèi)表面,對有序介孔材料用BET方法計算比表面積時取相對壓力p/p0 = 0.10~0.29比較適合。在p/p0 =0.5~0.8左右吸附量有一突增。該段的位置反映了樣品孔徑的大小,其變化寬窄可作為衡量中孔均一性的根據(jù)。在更高p/p0時有時會有第三段上升,可以反映出樣品中大孔或粒子堆積孔情況。由N2-吸脫附等溫線可以測定其比表面積、孔容和孔徑分布。對其比表面積的分析一般采用BET(Brunauer-Emmett-ler)方法??讖椒植纪ǔ2捎肂JH(Barrett-Joiner- Halenda)模型。
◆Kelvin方程
Kelvin方程是BJH模型的基礎(chǔ),由Kelvin方程得出的直徑加上液膜厚度就是孔道直徑。彎曲液面曲率半徑R‘=2γVm/[RT*ln(p0/p)],若要算彎曲液面產(chǎn)生的孔徑R,則有R’Cosθ=R,由于不同材料的接觸角θ不同,下圖給出的不考慮接觸角情況彎曲液面曲率半徑R‘和相對壓力p/po對應(yīng)圖:

◆滯后環(huán)
1.滯后環(huán)的產(chǎn)生原因
這是由于毛細(xì)管凝聚作用使N2 分子在低于常壓下冷凝填充了介孔孔道,由于開始發(fā)生毛細(xì)凝結(jié)時是在孔壁上的環(huán)狀吸附膜液面上進(jìn)行,而脫附是從孔口的球形彎月液面開始,從而吸脫附等溫線不相重合,往往形成一個滯后環(huán)。還有另外一種說法是吸附時液氮進(jìn)入孔道與材料之間接觸角是前進(jìn)角,脫附時是后退角,這兩個角度不同導(dǎo)致使用Kelvin方程時出現(xiàn)差異。當(dāng)然有可能是二者的共同作用,個人傾向于認(rèn)同前者,至少直覺上(玄乎?)前者說得通些。
2.滯后環(huán)的種類
滯后環(huán)的特征對應(yīng)于特定的孔結(jié)構(gòu)信息,分析這個比較考驗對Kelvin方程的理解。
H1是均勻孔模型,可視為直筒孔便于理解。但有些同學(xué)在解譜時會說由H1型滯后環(huán)可知SBA-15具有有序六方介孔結(jié)構(gòu),這是錯誤的說法。H1型滯后環(huán)可以看出有序介孔,但是否是六方、四方、三角就不知道了,六方是小角XRD看出來的東西,這是明顯的張冠李戴;
H2比較難解釋,一般認(rèn)為是多孔吸附質(zhì)或均勻粒子堆積孔造成的,多認(rèn)為是 “ink bottle",等小孔徑瓶頸中的液氮脫附后,束縛于瓶中的液氮?dú)怏w會驟然逸出;
H3與H4相比高壓端吸附量大,認(rèn)為是片狀粒子堆積形成的狹縫孔;
H4也是狹縫孔,區(qū)別于粒子堆集,是一些類似由層狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的孔。
3.中壓部分有較大吸附量但不產(chǎn)生滯后環(huán)的情況
在相對壓力為0.2-0.3左右時,根據(jù)Kelvin方程可知孔半徑是很小,有效孔半徑只有幾個吸附質(zhì)分子大小,不會出現(xiàn)毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象,吸脫附等溫線重合,MCM-41孔徑為2、3個nm時有序介孔吸脫附并不出現(xiàn)滯后環(huán)。
◆介孔分析
通常采用的都是BJH模型(Barrett-Joiner- Halenda),是Kelvin方程在圓筒模型中的應(yīng)用,適用于介孔范圍,所得結(jié)果比實際偏小。
針對MCM-41、SBA-15孔結(jié)構(gòu)分析的具更高精度的KJS(Kruk-Jaroniec-Sayari)及其修正方法,KJS出來時用高度有序的MCM41為材料進(jìn)行孔分析,結(jié)合XRD結(jié)果,得出了比BJH有更高精度的KJS方程,適用孔徑分析范圍在2-6.5nm之間。后來又做了推廣,使之有較大的適用范圍,可用于SBA-15孔結(jié)構(gòu)(4.6-30nm)的表征。
◆關(guān)于t-Plot和αs方法
是對整條吸附或脫附曲線的處理方法,t-Plot可理解為thickness圖形法,以氮?dú)馕搅繉畏肿訉游搅孔鲌D,凝聚時形成的吸附膜平均厚度是平均吸附層數(shù)乘以單分子層厚度(0.354nm),比表面積=0.162*單分子層吸附量*阿伏加德羅常數(shù)。樣品為無孔材料時,t-Plot是一條過原點(diǎn)直線,當(dāng)試樣中含有微孔,介孔,大孔時,直線就會變成幾段折線,需要分別分析。αs方法中的下標(biāo)是standard的意思,Sing提出用相對壓力為0.4時的吸附量代替單分子層吸附量,再去作圖,用這種方法先要一個標(biāo)準(zhǔn),或是在儀器上做一個標(biāo)樣,處理方法和圖形解釋兩種方法是類似的。兩則之間可以相互轉(zhuǎn)化,t=0.538αs
◆微孔分析
含微孔材料的微孔分析對真空度,控制系統(tǒng),溫度傳感器有不同的要求,測試時間也比較長,時間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大小相差有限,部分微孔探針分子尚不能進(jìn)入,解析方法要根據(jù)不同的樣品來定,需要時可借鑒相關(guān)文獻(xiàn)方法來參考,再則自己做一批樣品采用的是一種分析方法,結(jié)果的趨勢多半是正確的?,F(xiàn)在用一種模型來分析所有范圍的孔徑分布還是有些困難,非線性密度泛涵理論(NLDFT)聽說是可以,但論文中采用的較少。

貝士德儀器科技(北京)有限公司
地址:北京市海淀區(qū)上地十街
郵箱:769565076@qq.com
傳真:010-82176110
關(guān)注我們
歡迎您關(guān)注我們的微信公眾號了解更多信息:
歡迎您關(guān)注我們的微信公眾號
了解更多信息