孔吸附基本知识-caoyu

1、多孔材料多孔材料Catalyst, adsorption, separation孔径分类孔径分类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 多多站全自动比表面与站全自动比表面与孔隙度分析仪孔隙度分析仪 - MicromeriticsTristar 3000 物理吸附仪物理吸附仪 - Micromeritics3 Flex 物理物理吸附仪吸附仪 - Micromeriti

2、cs一些常见的吸附质一些常见的吸附质 N2 吸附吸附 CO2 吸附吸附 样品测试主要过程样品测试主要过程 样品的预处理样品的预处理 数据分析数据分析 数据分析数据分析 数据分析数据分析-吸附等温线吸附等温线_isotherm 数据分析数据分析-吸附等温线吸附等温线_isotherm IIIIIIIVVVI 吸附等温线分类吸附等温线分类_IUPAC-1985 滞后环类型 滞后环分类滞后环分类_IUPAC-1985 IUPAC新规范新规范-2015年年8月月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.I类类：微孔材料的

3、吸附等温线。吸附很快达到饱和，因为气体在微孔中受到很强的作用力。 I(a): 只具有狭窄微孔的材料的吸附等温线，一般孔径小于1 nm。 I(b): 微孔的孔径分布范围比较宽、可能还具有较窄介孔的材料的吸附等温线，一般孔径小于2.5 nm。II类类：无孔或大孔材料的吸附等温线， 存在拐点“B点”，一般象征着单层吸附的结束；随后发生多层吸附；吸附量在接近P/P0=1时没有平台，吸附没有达到饱和。III类类：可能发生在无孔或大孔材料的吸附等温线中。 材料与气体作用力很弱，不存在象征单层吸附结束的拐点“B点”，吸附量在接近P/P0=1时没有平台，吸附没有达到饱和。IUPAC新规范新规范-2015年年8

4、月月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.IV类类：介孔材料的吸附等温线材料首先发生如II类曲线的单层吸附和多层吸附行为，然后发生“孔凝聚”。吸附量在接近P/P0=1时形成平台，吸附达到饱和。 IV(a): “孔凝聚”后，脱附有迟滞行为。 IV(b): 没有脱附迟滞的介孔吸附等温线，一般发生在介孔孔径较窄的圆柱形和锥形孔材料中。V类类：发现在具有疏水表面的微孔/介孔材料的水吸附行为中。 相对压力较低时由于材料-气体的弱作用力，曲线与III类吸附等温线类似。随后发生孔填充和脱附迟滞。VI类类：发生在高度均一的无

5、孔材料表面，例如氩气、氪 气低温下在一些石墨、炭黑表面的吸附过程。 材料发生一层吸附结束后再吸附下一层的多层吸附。IUPAC新规范新规范-2015年年8月月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.H1： 发现于孔径分布较窄的圆柱形孔介孔材料。H2(a)：孔“颈”相对较窄的墨水瓶形介孔材料（下图左）；H2(b)：孔“颈”相对较宽的墨水瓶形介孔材料（下图右）。H3H3：发现于层状结构集聚，产生狭缝形孔的介孔材料。H4H4：发现于同时具有微孔和介孔的材料。H5H5：很少见，发现于部分孔道被堵塞的介孔材料。数据分析数据

6、分析-BET ommoaPPCVCCVPPVP11oomaPPCPPCPVV11Va 吸附量吸附量Vm 单层吸附容量单层吸附容量P 吸附质蒸汽吸附平衡时的压力吸附质蒸汽吸附平衡时的压力BET BET 模型的计算公式：模型的计算公式：单层吸附量单层吸附量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)数据分析数据分析-BET 数据分析数据分析-BET BETBET方法分析微孔材料比表面积方法分析微孔材料比表面积的的原则：原则：1. C值必须为正值。2. 取点范围必须在n(1-P/P0) 随着P/P0增大的范围内。3. 单层吸附达到饱和的吸附量nm

7、对应的压力要计入选点范围。数据分析数据分析-BET 数据分析数据分析-孔容孔容_Total pore volume 数据分析数据分析-孔容孔容_Total pore volume 适用于微孔的孔径分布数据分析数据分析-孔径分布孔径分布_Pore width-HK法法 数据分析数据分析-孔径分布孔径分布_Pore width-HK法法 适用于介孔的孔径分布注意吸附支or脱附支的选取如果选择脱附支，注意4nm左右的假峰！数据分析数据分析-孔径分布孔径分布_Pore width-BJH法法 数据分析数据分析-孔径分布孔径分布_Pore width-BJH法法 数据分析数据分析-孔径分布孔径分布_Pore width-NLDFT法法 微孔、介孔都适用数据分析数据分析-孔径分布孔径分布_Pore width-N