多孔材料的結(jié)構(gòu)表征(編輯修改稿)
2025-09-12 02:56 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 但是微孔的孔道形狀千變?nèi)f化，在應(yīng)用數(shù)學(xué)分析中，Saito和 Faley提出的針對分子篩圓柱型孔道的模型以及Break等根據(jù) A型沸石和八面沸石的結(jié)構(gòu)提出的球形孔道模型，利用 Horvath 和 K. Kawazoe 的方法，又得到了圓柱型孔道和球型孔道模型的 HK等式。 BJH方法 Barret、 Joyner、 Halenda提出一種應(yīng)用 Kelvin等式計算介孔材料中孔分布的方法，稱為 BJH方法。 介孔材料孔結(jié)構(gòu)的研究與 IV型等溫線的解釋有緊密的聯(lián)系，通常將產(chǎn)生 IV型等溫線的孔徑范圍分類為介孔（ 2 nm~50 nm）。 Zsigmondy提出了毛細(xì)凝聚理論，這些理論的種種形式實際上成為后來 IV型等溫線的理論分析基礎(chǔ) 。 這種模型假定，沿等溫線的起始部分（圖 中 ABC ）吸附只限于在壁上形成薄層，直到 D點（滯后環(huán)的開始點）在最細(xì)的孔中開始毛細(xì)凝聚。隨著壓力逐漸增加，越來越寬的孔被填充，直至達(dá)到飽和壓力整個系統(tǒng)被凝聚物充滿。如圖所示， IV型等溫線的特點是具有滯后環(huán)，在任何一個相對壓力下，沿脫附分支 FJD的吸附量總是大于沿吸附分支 DEF的吸附量。 介孔材料的研究和毛細(xì)凝聚概念及其定量表達(dá)式Kelvin方程是緊密聯(lián)系的。 Kelvin方程是各種由 IV型等溫線計算孔徑分布的基礎(chǔ)。 Kelvin方程，即： ??????????????????mR T rPP ??? co s2*ln0式中 P*為臨界的凝聚壓力，是液體的表面張力，是凝聚后（液態(tài)）吸附質(zhì)的摩爾體積，為液態(tài)與固態(tài)表面之間的接觸角（氮氣作為吸附質(zhì)時，認(rèn)為＝ 0，即 cos=1）， rm為液體彎月面的平均曲率半徑 Kelvin 方程 BJH方法就是在 Kelvin方程的基礎(chǔ)上，假定一個在已經(jīng)充滿吸附質(zhì)的孔中隨著壓力的下降吸附質(zhì)逐漸清空的過程。這種方法可以應(yīng)用于等溫線的吸附分支吸附量下降的方向和脫附分支，但是無論哪一種情況都必須強(qiáng)制性的認(rèn)為全部的孔都是充滿的。 但是，我們可以看到，不同數(shù)學(xué)模型都有一定的局限性，隨著科學(xué)研究的發(fā)展，這些方法還在不斷的被修正、完善。 t曲線 ? 吸附層厚度與吸附量做圖 ? 表征是否具有微孔 0 2 4 6 8 10 12 140200400600800 0200400600800 幾種典型分子篩的吸附等溫線 020040060080010001200BA Vol Adsorbed cm3/g STPRe la tive Pressu re (P/P0)TiSBA15 MTS9 IVType isotherm The same mesopore size N2 吸附等溫線 0100200300400BAN2 Isotherms of JLU20 AsCalcined Boiling water for 100 h 02004006008001000DCBA Adsorbed Volume (cm3/g, STP)Relative Pressure (P/P0)N2 Isotherms of JLU21 180?C 140?C 100?C 60?C 典型介孔結(jié)構(gòu) 0300600900120015001800JLU14RTJLU1440JLU1460JLU1480JLU14100 V /cm3g1P/P0從微孔到介孔變化的多孔材料 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20050100150200250300 Thickness Harkins amp。 Jura/A adsorbed volume (cm3
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