含有微孔的吸附等溫線是什么樣的?我們從中能得到哪些信息?
樣品一旦清潔后,就要轉移至外置的杜瓦瓶(或其它
恒溫浴)中使其處于恒溫狀態。然后,使少量的氣體(被
吸附物,即吸附質)逐步進入被抽真空的樣品管。進入樣
品管的吸附質分子很快便到達固體樣品(即吸附劑)上每
一個孔的表面。如果樣品既有微孔也有介孔,那么其吸附
等溫線應該包含如下幾個階段:
1)
極低壓力下的微孔填充(相對壓力小于 0.01)區:
含微孔樣品的等溫線初始段呈明顯大而陡的上升,然后彎
曲成平臺。這一段曲線的數據可以表征微孔體積和微孔分
布。因為其孔徑接近于氣體分子直徑,所以選擇正確的吸
附質氣體是十分必要的。
2)
單層吸附區:隨著越來越多的氣體分子被導入系
統,當微孔被填滿,吸附質分子會在整個吸附劑表面形成
一個薄層。吸附等溫線呈現像膝蓋似的彎曲。
3)
多層吸附區:緊接著吸附曲線進入平臺區,表明
在這里發生了表面多層吸附。BET 理論恰恰需要在這個階
段的吸附曲線數據計算比表面積。
4)
毛細管凝聚區:當相對壓力大于0.4時,持續地多
層吸附伴隨著毛細管凝聚過程。毛細管凝聚即在孔道中的
被吸附氣體隨分壓比增高轉化為液體的過程,描述這一過
程的經典方程是開爾文方程。該方程量化了平衡氣體壓力
與可以凝聚氣體的毛細管尺寸的比例。利用Barrett,
Joyner and Halenda (BJH) 法等計算方法可以根據平衡
氣體壓力計算孔徑,得到累積的或微分孔徑分布圖。
隨著吸附質平衡壓力趨于飽和,吸附劑的孔道將被
吸附質*填充。如果知道吸附質的密度,就可以計算
出其所占的體積,然后就可以相應地計算出樣品的總孔
體積。如果此時我們將吸附過程逆向操作,從系統中逐
步減少氣體量,就可以得到脫附等溫線。
由于吸附和脫附的機理不同,吸附和脫附等溫線很
少能夠重疊。等溫線的回滯現象與固體顆粒的孔形有關