氮气吸脱附实验
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n2 物理吸附-脱附表征
物理吸附-脱附表征是指利用吸附-脱附技术来研究材料的表面
性质和孔隙结构。
这种技术主要用于研究吸附剂、催化剂和多孔材
料等。
在物理吸附-脱附表征中,常用的技术包括氮气吸附法(BET 法)、氩气吸附法、比表面积测定法、孔体积测定法等。
首先,物理吸附-脱附表征可以通过氮气吸附法来评估材料的比
表面积。
氮气吸附法是利用氮气在不同相对压力下吸附到材料表面
的原理来测定材料的比表面积。
通过绘制吸附等温线和脱附等温线,可以计算出材料的比表面积,进而了解材料的表面活性和孔隙结构。
其次,物理吸附-脱附表征也可以通过氩气吸附法来评估材料的
孔体积。
氩气吸附法利用氩气分子在不同相对压力下进入材料孔隙
的原理,来测定材料的孔体积分布。
通过分析吸附等温线和脱附等
温线的形状,可以得到材料的孔体积分布信息,从而了解材料的孔
隙结构特征。
另外,物理吸附-脱附表征还可以结合比表面积测定法和孔体积
测定法来全面评估材料的吸附性能。
比表面积和孔体积是影响材料
吸附性能的重要因素,通过综合分析两者的数据,可以更全面地了
解材料的吸附-脱附特性,为材料的应用提供重要参考。
总的来说,物理吸附-脱附表征是一种重要的材料表征技术,通过测定材料的比表面积和孔体积等参数,可以全面了解材料的表面性质和孔隙结构特征,为材料的研究和应用提供重要的参考依据。
n2吸附–脱附曲线n2吸附–脱附曲线是研究材料吸附性能的重要手段之一。
它通过实验测定材料在不同温度下对氮气的吸附量,从而得到吸附–脱附曲线。
这条曲线可以反映材料的孔隙结构、比表面积以及吸附能力等信息,对于研究材料的吸附特性和应用具有重要意义。
n2吸附–脱附曲线实验通常采用比表面积测定仪进行,其原理是利用氮气在温度和压力控制下与材料表面发生吸附和脱附的过程。
在实验过程中,首先将待测样品放入比表面积测定仪中,然后通过控制温度和压力来实现氮气的吸附和脱附。
在吸附过程中,氮气会进入材料的孔隙结构中,使得样品的质量增加;而在脱附过程中,氮气会从孔隙结构中释放出来,导致样品质量减少。
通过测量样品质量的变化,可以得到不同温度下的吸附–脱附曲线。
n2吸附–脱附曲线的形状可以分为四个区域:I区、II区、III区和IV区。
在I区,随着相对压力的增加,吸附量迅速增加,这是因为氮气分子首先进入孔隙结构较大的部分;在II区,吸附量的增加逐渐减缓,这是因为较小孔隙的填充速度较慢;在III区,相对压力接近于1时,吸附量基本稳定,这是因为所有孔隙都已经填充满;在IV区,随着相对压力的减小,脱附过程开始,吸附量逐渐减少。
n2吸附–脱附曲线中的一些重要参数包括比表面积、孔径分布和孔容等。
比表面积是指单位质量或单位体积材料表面积的大小,它可以通过BET方法计算得到。
孔径分布是指不同孔径大小的孔隙在材料中所占的比例,它可以通过BJH法计算得到。
孔容是指单位质量或单位体积材料中孔隙所占的体积比例,它可以通过样品的准确质量和密度计算得到。
n2吸附–脱附曲线在材料科学和化学工程领域有着广泛的应用。
首先,它可以用于研究材料的孔隙结构和比表面积等性质,从而评价材料的储气、储能和分离等应用潜力。
其次,它还可以用于研究材料的吸附性能,例如用于催化剂和吸附剂等方面的研究。
此外,n2吸附–脱附曲线还可以用于评估材料的质量和稳定性,例如用于药物载体和生物材料等方面的研究。
氮气等温吸脱附计算比★★注意★★我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET(Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。
那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)。
氮气等温吸脱附计算比★★注意★★我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET(Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。
那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型,H1滞后环。