氮气吸附法ppt课件
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氮气吸附法在测定材料比表面积和孑L径分布方面的应用原理
氮气吸附法在测定材料比表面积和孑L径分布方面的应用原理1. 引言1.1 氮气吸附法的概述氮气吸附法是一种常用的表面性质测试技术，广泛应用于材料科学领域。
该方法通过吸附氮气分子到材料表面，从而确定材料的比表面积和孔径分布。
氮气吸附法的原理是基于氮气分子与材料表面发生吸附反应，通过测量吸附了氮气分子的体积和压力来推算出材料的表面性质。
这种方法具有操作简单、测试速度快、结果准确等优点，因此被广泛应用于各类材料的研究和开发中。
通过氮气吸附法可以深入了解材料的微观结构，为材料设计和改进提供重要参考。
在材料科学领域，氮气吸附法已成为不可或缺的分析手段之一，为研究人员提供了丰富的信息和指导。
1.2 应用原理氮气吸附法的应用原理主要基于氮气在材料表面的吸附和脱附过程。
氮气分子在低温下与材料表面发生物理吸附，通过测量氮气分子在不同压力下吸附量来确定材料的比表面积。
根据Brunauer-Emmett-Teller（BET）理论，可以通过构建等温吸附线和计算相应的比表面积来分析材料的吸附性能。
氮气吸附法还可以用于测定材料的孔径分布。
根据巴拉德方程，在不同相对压力下测量氮气吸附量，并结合Kelvin方程和BJH理论，可以得出材料的孔径大小和分布情况。
通过分析比表面积和孔径分布的结果，可以深入了解材料的孔结构特征和表面性质，为材料研究提供重要参考。
氮气吸附法的应用原理不仅在表面测量领域具有重要意义，还在材料科学领域有着广泛的应用前景。
2. 正文2.1 氮气吸附法测定材料比表面积的步骤氮气吸附法是一种常见的表面分析技术，用于测定材料的比表面积。
其原理是通过让氮气在固体表面上吸附并脱附，从而测量表面的吸附量，进而计算出比表面积。
以下是氮气吸附法测定材料比表面积的步骤：1. 准备样品：首先需要将待测样品充分干燥，以去除表面的水分和其他杂质。
然后粉碎样品至适当粒度，并在真空中去除任何气体残留。
2. 测定参数设定：在实验仪器中设置合适的测定参数，包括温度、压力、吸附时间等。
氮气吸脱附实验概况PPT课件
BET 单位重量催化剂的表面积，以m2 g-1表示
① 固体表面是均匀的
② 吸附分子间无相互作用力 ③ 当p=p0时吸附层厚度趋于无穷大 ④ 吸附平衡时，每一层的蒸发速度等于其
凝聚速度
• V是在压力为p时的平衡吸附量 • Vm是单层覆盖时的吸附量 • c > 20，气体在固体表面的吸附热与冷凝热的 差值较大， 说明气体与固体表面相互作用强 • c ~ 1，气体在固体表面的吸附热与冷凝热的 差值较小， 说明气体与固体表面相互作用弱
如果能在实验中测出不同压力时的吸附量， 就可以利用Kelvin公式计算它的孔径分布。
BJH模型（Barrett-Joiner- Halenda）
假定吸附层厚度t只与相对压力有关而与孔半径无关
第3页/共16页
滞后现象hysteresis:吸附曲线和脱附曲线不重合 第4页/共16页
Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 816–827
(a) Nitrogen sorption isotherms (at 77.4 K) in selected KIT-6 samples (aged at varying temperatures from 50 to 130 °C). (b) NLDFT pore size distributions (calculated from the desorption branch) from nitrogen (77.4 K) and argon (87.3 K) for selected KIT-6 samples agedat various temperatures. The NLDFT pore sizes (equilibrium) are 5.5,7.3, 8.4, and 10.1 nm, for 50, 80, 100, and 130 °C, respectively.
① 固体表面是均匀的
② 吸附分子间无相互作用力 ③ 当p=p0时吸附层厚度趋于无穷大 ④ 吸附平衡时，每一层的蒸发速度等于其
凝聚速度
• V是在压力为p时的平衡吸附量 • Vm是单层覆盖时的吸附量 • c > 20，气体在固体表面的吸附热与冷凝热的 差值较大， 说明气体与固体表面相互作用强 • c ~ 1，气体在固体表面的吸附热与冷凝热的 差值较小， 说明气体与固体表面相互作用弱
如果能在实验中测出不同压力时的吸附量， 就可以利用Kelvin公式计算它的孔径分布。
BJH模型（Barrett-Joiner- Halenda）
假定吸附层厚度t只与相对压力有关而与孔半径无关
第3页/共16页
滞后现象hysteresis:吸附曲线和脱附曲线不重合 第4页/共16页
Adv. Funct. Mater. 2008, 18, 816–827
(a) Nitrogen sorption isotherms (at 77.4 K) in selected KIT-6 samples (aged at varying temperatures from 50 to 130 °C). (b) NLDFT pore size distributions (calculated from the desorption branch) from nitrogen (77.4 K) and argon (87.3 K) for selected KIT-6 samples agedat various temperatures. The NLDFT pore sizes (equilibrium) are 5.5,7.3, 8.4, and 10.1 nm, for 50, 80, 100, and 130 °C, respectively.
氮气吸附法
Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型曲线是凸形 Ⅲ、Ⅴ型是凹形
2.吸附理论
I型等温线：Langmuir型等温线
❖ 微孔材料（包括多数沸石 和类沸石分子筛）
❖ 由于吸附质与孔壁之间的 强相互作用，吸附开始在 很低的相对压力下。
❖ 由于吸附的分子之间的相 互作用，完全填满孔穴需 要提高相对压力
❖ 在较低的相对压力下（ <0.3，氮气吸附）微孔填 充不会观察到毛细管凝聚 现象。
❖ 在低压区吸附量少且不出 现B点，表明吸附剂和吸 附质之间的作用力相当弱
❖ 相对压力越高，吸附量越 多，表现出有孔填充
2.吸附理论
IV型等温线
❖ 介孔材料 ❖ 较低的相对压力下，单分
子层吸附 ❖ 较高的相对压力下，吸附
质发生毛细管凝聚 ❖ 所有孔发生凝聚后，吸附
只在远小于表面积的外表 面上发生，曲线平坦 ❖ 在相对压力接近1时，在大 孔上吸附，曲线上升
❖多孔固体因毛细凝结（capillary condensation）而 引起的吸着作用也称为吸附作用
1.吸附现象
按吸附作用力性质的不同，可将吸附分为物 理吸附和化学吸附。
❖ 物理吸附：是由范得华力引起 的气体分子在固体表面及孔隙 中的冷凝过程。
❖ – 可发生单层吸附,多层吸附
❖ – 非选择性吸附
❖ – 有可逆性
的直线范围一般是在p/p0 0.05-0.35之间。 *C常数与吸附质和表面之间作用力场的强弱有关。给定不同 的C值，并以v/vm对p/p0作图，就得到下图的一组曲线。
BET法
常数c作参数，以吸附重量或 吸附体积（W/Wm或V/Vm） 对x=P/P0作图。 a)c﹥2 ， II型吸附等温线; b)c﹤2， III型吸附等温线 BET公式适用比压范围: 0.05≤x≤0.35
2.吸附理论
I型等温线：Langmuir型等温线
❖ 微孔材料（包括多数沸石 和类沸石分子筛）
❖ 由于吸附质与孔壁之间的 强相互作用，吸附开始在 很低的相对压力下。
❖ 由于吸附的分子之间的相 互作用，完全填满孔穴需 要提高相对压力
❖ 在较低的相对压力下（ <0.3，氮气吸附）微孔填 充不会观察到毛细管凝聚 现象。
❖ 在低压区吸附量少且不出 现B点，表明吸附剂和吸 附质之间的作用力相当弱
❖ 相对压力越高，吸附量越 多，表现出有孔填充
2.吸附理论
IV型等温线
❖ 介孔材料 ❖ 较低的相对压力下，单分
子层吸附 ❖ 较高的相对压力下，吸附
质发生毛细管凝聚 ❖ 所有孔发生凝聚后，吸附
只在远小于表面积的外表 面上发生，曲线平坦 ❖ 在相对压力接近1时，在大 孔上吸附，曲线上升
❖多孔固体因毛细凝结（capillary condensation）而 引起的吸着作用也称为吸附作用
1.吸附现象
按吸附作用力性质的不同，可将吸附分为物 理吸附和化学吸附。
❖ 物理吸附：是由范得华力引起 的气体分子在固体表面及孔隙 中的冷凝过程。
❖ – 可发生单层吸附,多层吸附
❖ – 非选择性吸附
❖ – 有可逆性
的直线范围一般是在p/p0 0.05-0.35之间。 *C常数与吸附质和表面之间作用力场的强弱有关。给定不同 的C值，并以v/vm对p/p0作图，就得到下图的一组曲线。
BET法
常数c作参数，以吸附重量或 吸附体积（W/Wm或V/Vm） 对x=P/P0作图。 a)c﹥2 ， II型吸附等温线; b)c﹤2， III型吸附等温线 BET公式适用比压范围: 0.05≤x≤0.35
氮气吸附法(等温吸附)课件
Langmuir方程适用于相对压力较低 的情况，当相对压力接近1时， Langmuir方程可能会产生误差。
Freundlich方程
Freundlich方程是一种经验公式，用于描述等温吸附行 为。
Freundlich方程可以用来估算最大吸附量、吸附强度和 吸附容量等参数。
Freundlich方程假设吸附剂表面具有非均匀性，且吸附 分子之间存在相互作用。
混合气体氮气吸附技术
利用混合气体代替单一氮气作为吸附剂，提高吸附剂的吸附容量和 选择性。
氮气吸附法的发展趋势
纳米尺度吸附剂
利用纳米技术制备具有高比表面 积和孔容的纳米级吸附剂，提高
吸附性能。
复合功能化吸附剂
通过表面修饰和功能化改性，制备 具有特定功能的复合型吸附剂，满 足特定应用需求。
智能化吸附技术
氮气吸附法的应用领域
01
02
03
材料科学
用于研究材料的表面性质 和孔结构，如催化剂、分 子筛、活性炭等。
能源领域
用于研究储氢材料、电池 电极材料等的表面性质和 孔结构。
环境科学
用于研究土壤、水体等的 污染程度和治理效果。
氮气吸附法的优缺点
优点
测量精度高、适用范围广、可测 量材料的比表面积、孔径分布和 孔容等参数。
。
BET方程适用于多分子层吸附 ，尤其在相对压力接近1时更
为准确。
Langmuir方程
Langmuir方程是等温吸附理论中的 一种，适用于单分子层吸附。
Langmuir方程可以用来计算饱和吸 附量、吸附平衡常数等参数。
Langmuir方程假设吸附剂表面是有 限的，且每个吸附位点只能吸附一个 分子。
03
实验操作与设备
Freundlich方程
Freundlich方程是一种经验公式，用于描述等温吸附行 为。
Freundlich方程可以用来估算最大吸附量、吸附强度和 吸附容量等参数。
Freundlich方程假设吸附剂表面具有非均匀性，且吸附 分子之间存在相互作用。
混合气体氮气吸附技术
利用混合气体代替单一氮气作为吸附剂，提高吸附剂的吸附容量和 选择性。
氮气吸附法的发展趋势
纳米尺度吸附剂
利用纳米技术制备具有高比表面 积和孔容的纳米级吸附剂，提高
吸附性能。
复合功能化吸附剂
通过表面修饰和功能化改性，制备 具有特定功能的复合型吸附剂，满 足特定应用需求。
智能化吸附技术
氮气吸附法的应用领域
01
02
03
材料科学
用于研究材料的表面性质 和孔结构，如催化剂、分 子筛、活性炭等。
能源领域
用于研究储氢材料、电池 电极材料等的表面性质和 孔结构。
环境科学
用于研究土壤、水体等的 污染程度和治理效果。
氮气吸附法的优缺点
优点
测量精度高、适用范围广、可测 量材料的比表面积、孔径分布和 孔容等参数。
。
BET方程适用于多分子层吸附 ，尤其在相对压力接近1时更
为准确。
Langmuir方程
Langmuir方程是等温吸附理论中的 一种，适用于单分子层吸附。
Langmuir方程可以用来计算饱和吸 附量、吸附平衡常数等参数。
Langmuir方程假设吸附剂表面是有 限的，且每个吸附位点只能吸附一个 分子。
03
实验操作与设备
氮气吸附法(等温吸附)..
H3和H4型迟滞回线
形状和尺寸均匀的孔呈现H4迟 滞环 H4也是狭缝孔，区别于粒子堆 集，是一些类似由层状结构产 生的孔。 开始凝聚时，由于气液界面是 大平面，只有当压力接近饱和 蒸汽压时才发生毛细凝聚（吸 附等温线类似Ⅱ型）。蒸发时 ，气液界面是圆柱状，只有当 相对压力满足 时，蒸发才能开始。
H3和H4型迟滞回线
狭缝状孔道 非均匀的孔呈现H3迟滞环 H3与H4相比高压端吸附量大 ，认为是片状粒子堆积形成的 狭缝孔； 只有当压力接近饱和蒸汽压时 才开始发生毛细孔凝聚，蒸发 时，由于板间不平行，Kelvin 半径是变化的，因此，曲线并 不像平行板孔那样急剧下降， 而是缓慢下降。
2.吸附理论
毛细管凝结现象
根据Kelvin公式，凹液面 上的蒸汽压小于平液面上 的饱和蒸汽压，所以在小 于饱和蒸汽压时就有可能 在凹液面上发生蒸汽的凝 结，发生这种蒸汽凝结的 作用总是从小孔向大孔， 随着气体压力的增加，发 生气体凝结的毛细孔越来 越大，这种现象被称为毛 细凝结现象。
孔的毛细效应对 吸附等温线的影响
4.微孔结构分析
b.吸附能与平均孔宽的计算
苯作为参比吸附质时:
吸附能:
E T 6289 k
1 2
平均孔宽:
式中:
wadv T 4.25 10 k
6
12
M M ref ref
M, Mref分别为吸附质和参比吸附质的相对分子量; ρ ,ρ ref分别为吸附质和参比吸附质在吸附温度T时的液体密度; k为D-R图的斜率.
H1型迟滞回线
均匀大小且形状规则 的孔 吸附时吸附质一层一 层的吸附在孔的表面 （孔径变小）
脱附时为弯月面
bet氮气吸附法
bet氮气吸附法
bet氮气吸附法是一种常用的表面积测定方法，适用于各种材料的表面积测量，包括固体、液体以及气体等。
bet氮气吸附法的基本原理是利用氮气在不同压力下对材料表面的吸附量进行测量，从而计算出材料的比表面积。
在测量过程中，需要对样品进行预处理，包括脱水、除气和热处理等步骤，以保证测量结果的准确性和可靠性。
bet 氮气吸附法在材料科学、化学工程、环境科学等领域具有广泛应用，可以用于材料表面结构和性质的研究、催化剂活性的评价、环境污染物的吸附和分离等方面。
- 1 -。
催化剂的氮气吸附图谱
3.2 TS – 1分子筛的氧化机理
现在普遍认为，在钛硅 分子筛催化剂催化的选 择氧化反应中，钛硅分 子筛与H2O2作用后形 式钛的过氧化物种 （Ⅰ），此物种再进一 步与反应物分子反应， 将氧转移到反应物分子 上以实现选择氧化
3.3 TS-1的用途机理
——烯烃的环氧化和苯环的羟基化的反应机理
二、 SBA-15分子筛
1、SBA-15分子筛的结构
SBA－15 ,一种介孔硅基分子筛，具 有高度有序的六边形直孔结构，其孔 径可以在5～50 nm 范围内变化,且 孔壁较厚(典型的在3 到9 nm) ,因此 使得该材料具有更高的热和水热稳定 性，是一种极具应用前景的材料
2.1 SBA-15分子2 吸附图谱
一、新型选择氧化催化剂一钛硅分子筛TS-1 二、SBA-15分子筛 三、活性炭
一、 新型选择氧化催化剂一钛硅分子筛 TS-1
1. TS-1的结构 直孔道
TS-1
正弦通道 TS-1每个晶胞中有两组十元环直孔道和两组十员环正 弦通道，孔径分别为0.54×0.56nm和0.51×0.55nm
2.2、活性炭的应用
（1）制造过氧化氢 用活性炭覆盖的多孔管作阴极，使从阴极上放出的氢 同压入的氧作用生成过氧化氢。 （2）使硫化氢转化为元素硫 活性炭能吸附硫化氢并使氧化成元素硫，以 除去气体中的硫化氢。 （3）活性炭催化均四氯乙烷脱HCl制备三氯乙烯、甲烷裂解制氢活性炭催 化剂 （4）水的脱氯作用 活性炭能起吸附和催化两种作用，从水中除去氯。 （5）吡啶催化氯化合成四氯比啶，百菌清合成催化剂等 （6）用于生产光气,三聚氯氰,氯乙烷,卤化磺酰,农药中间体.活性炭的催化 作用能使氯和一氧化碳反应生成光气；使二氧化硫和氯反应生成硫酰氯； 使氯和氢反应生成氯化氢；使溴和水蒸汽反应生成氢溴酸；使硫酸亚铁氧 化硫酸铁；以及作为三聚氯氰聚合物反应的催化剂载体
氮气吸附分析技术
多孔材料的表面积主要由内表面贡献。
比表面测定方法
静态法：静态容量法和静态重量法 动态法：连续流动色谱法
具体区别见表11.1
3
Company Logo
孔径分布
多孔材料孔径分类
超微孔 <0.7nm
微孔 <2nm
介孔 2-50nm
孔径分布测定方法
静态容量法：用于测量介孔结构 压汞法：可用于测量介孔和大孔结构
Ⅲ型吸附等温线
吸附质和吸附剂相互作用很弱时产生的吸附。 多分子层吸附，且不存在单层饱和吸附。
7
Company Logo
Ⅳ型吸附等温线
典型介孔固体材料的吸附。 存在滞后环，且有单层饱和吸附
Ⅴ型吸附等温线
介孔固体材料的吸附。 存在滞后环，无单层饱和吸附
Ⅵ型吸附等温线
超微孔固体的吸附，具有多种不同类型的吸附点。 呈现台阶。
（3）静态重量法
使用高精度弹簧秤。 可避免容量法必须测定死体 积等缺点。 但灵敏度较低。
18
Company Logo
孔径分布的测定方法
（1）压汞法
适用于测定大孔孔径分布和孔径4nm以上的中 孔孔径分布。
19
Company Logo
（2）静态氮气吸附容量法
原理： 毛细凝聚原理和Kalven方程
吸附时：细孔内壁上先形成吸附膜，此膜厚度随相对压力增加变化， 仅当吸附质压力增加到一定值时，才在由吸附膜围成的空腔 内发生凝聚。
H3型和H4型滞后环
说明吸附材料具有狭缝状结构。
10
Company Logo
比表面测定原理 ——Langmuir吸附
Langmuir吸附
假设：a.表面上各个吸附位置从能量角度而言是等同的，且已吸附质 点之间的作用力可以忽略，即吸附热与表面覆盖度无关；
比表面测定方法
静态法：静态容量法和静态重量法 动态法：连续流动色谱法
具体区别见表11.1
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孔径分布
多孔材料孔径分类
超微孔 <0.7nm
微孔 <2nm
介孔 2-50nm
孔径分布测定方法
静态容量法：用于测量介孔结构 压汞法：可用于测量介孔和大孔结构
Ⅲ型吸附等温线
吸附质和吸附剂相互作用很弱时产生的吸附。 多分子层吸附，且不存在单层饱和吸附。
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Ⅳ型吸附等温线
典型介孔固体材料的吸附。 存在滞后环，且有单层饱和吸附
Ⅴ型吸附等温线
介孔固体材料的吸附。 存在滞后环，无单层饱和吸附
Ⅵ型吸附等温线
超微孔固体的吸附，具有多种不同类型的吸附点。 呈现台阶。
（3）静态重量法
使用高精度弹簧秤。 可避免容量法必须测定死体 积等缺点。 但灵敏度较低。
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孔径分布的测定方法
（1）压汞法
适用于测定大孔孔径分布和孔径4nm以上的中 孔孔径分布。
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（2）静态氮气吸附容量法
原理： 毛细凝聚原理和Kalven方程
吸附时：细孔内壁上先形成吸附膜，此膜厚度随相对压力增加变化， 仅当吸附质压力增加到一定值时，才在由吸附膜围成的空腔 内发生凝聚。
H3型和H4型滞后环
说明吸附材料具有狭缝状结构。
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比表面测定原理 ——Langmuir吸附
Langmuir吸附
假设：a.表面上各个吸附位置从能量角度而言是等同的，且已吸附质 点之间的作用力可以忽略，即吸附热与表面覆盖度无关；
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• 根据Kelvin公式，凹液
面上的蒸汽压小于平液
面上的饱和蒸汽压，所
以在小于饱和蒸汽压时
就有可能在凹液面上发
生蒸汽的凝结，发生这
种蒸汽凝结的作用总是 脱附过程：
从小孔向大孔，随着气 体压力的增加，发生气 体凝结的毛细孔越来越 大，这种现象被称为毛
➢毛细凝聚后的液面曲率半径小于毛细凝聚前 ➢吸附质在孔壁接触角不为0，前进角大于后退角
多孔材料的分析技术
— 氮气吸附法
氮气吸附法
主要内容
1.吸附现象
2.吸附理论
4.微孔结构分析
3.中孔结构分析
氮气吸附法
1.吸附现象
• 当气体或蒸汽与干净的固体接触时，一部分气体被 固体捕获，若气体体积恒定，则压力下降，若压力 恒定，则气体体积减小。从气相中消失的气体分子 或进入固体内部，或附着于固体表面。前者被称为 吸收（absorption），后者被称为吸附 （adsorption）
• – 有可逆性
• 化学吸附：是气体分子与材料表面 的化学键合过程。
• – 只发生单层吸附 • – 选择性吸附(特定气体主要H2, CO,
O2对体系中各组分的特定吸附) • – 无可逆性
氮气吸附法
2.吸附理论
吸附平衡等温线
❖ 吸附平衡等温线分为吸 附和脱附两部分。吸附 平衡等温线的形状与材 料的孔组织结构有关。
• 多孔固体因毛细凝结（capillary condensation）而 引起的吸着作用也称为吸附作用
氮气吸附法
1.吸附现象
按吸附作用力性质的不同，可将吸附分为物 理吸附和化学吸附。
• 物理吸附：是由范得华力引起的 气体分子在固体表面及孔隙中的 冷凝过程。
• – 可发生单层吸附,多层吸附
• – 非选择性吸附
• 滞后环后出现平台，表 示整个体系被凝聚液充
氮气吸附法 满，吸附量不再增加
2.吸附理论
IV型等温线
• Ⅴ型等温线很少遇到， 而且难以解释，虽然反 映了吸附质与吸附剂之 间作用微弱的Ⅲ型等温 线特点，但在高压区又 表现出有孔充填（毛细 凝聚现象）。
氮气吸附法
2.吸附理论
毛细管凝结现象
孔的毛细效应对 吸附等温线的影响
• 脱附分支在较低的相对 压力下突然下降；脱附 时，空口的液体阻挡孔 体蒸发处的气体，必须 等到压力小到一定程度。
• 等小孔径瓶颈中的液氮 脱附后，束缚于瓶中的
氮气吸附法
H3和H4型迟滞回线
• 狭缝状孔道
• 非均匀的孔呈现H3迟滞环
• H3与H4相比高压端吸附量 大，认为是片状粒子堆积 形成的狭缝孔；
• 开始凝聚时，由于气液界面是大
平面，只有当压力接近饱和蒸汽
压时才发生毛细凝聚（吸附等温
线类似Ⅱ型）。蒸发时，气液界
面是圆柱状，只有当相对压力满
足
时，蒸发才
能开始。
开始凝聚
开始蒸发
氮气吸附法
比表面积计算
常用的计算方法有： BET法 B点法 经验作图法 其它方法
氮气吸附法
BET法
*埃米特和布郎诺尔曾经提出77K（-195℃）时液态六方密
• 只有当压力接近饱和蒸汽 压时才开始发生毛细孔凝 聚，蒸发时，由于板间不 平行，Kelvin半径是变化 的，因此，曲线并不像平 行板孔那样急剧下降，而
氮气是吸附法缓慢下降。
H3和H4型迟滞回线
• 形状和尺寸均匀的孔呈现H4迟滞 环
• H4也是狭缝孔，区别于粒子堆集， 是一些类似由层状结构产生的孔。
氮气的吸附等温线滞后环闭合点 一般在P/P0=0.42~0.50之间。 此时毛细凝聚的张力等于液面的抗拉强度
细凝结现象。
氮气吸附法
2.吸附理论
迟滞现象（Hysteresis）
• 若吸附-脱附不完全可逆，则吸附-脱附 等温线是不重合的，这一现象称为迟滞 效应，即结果与过程有关，多发生在IV 型吸附平衡等温线。
• 在较低的相对压力下 （<0.3，氮气吸附）微 孔填充不会观察到毛细
氮气吸附法 管凝聚现象。
2.吸附理论
II型等温线：S 型等温线
• 大孔材料 • 相对压力较低时，主要
是单分子层吸附，B点 对应于单分子层的饱和 吸附量 • 饱和蒸汽压时，吸附层 无限大
氮气吸附法
2.吸附理论
III型等温线： 在整个压力范围内凸向下，曲线没有拐点B
• 在憎液性表面发生多分 子层，或固体和吸附质 的吸附相互作用小于吸 附质之间的相互作用时
• 在低压区吸附量少且不 出现B点，表明吸附剂 和吸附质之间的作用力 相当弱
• 相对压力越高，吸附量 越多，表现出有孔填充
氮气吸附法
2.吸附理论
IV型等温线
• 介孔材料
• 较低的相对压力下，单 分子层吸附
• 较高的相对压力下，吸 附质发生毛细管凝聚
氮气吸现附法象。
H1型迟滞回线
• 均匀大小且形状规则的 孔
• 吸附时吸附质一层一层 的吸附在孔的表面（孔 径变小）
• 脱附时为弯月面
圆筒状孔道毛细凝聚（a）吸附（b）脱附示意
图
氮气吸附法
H2型迟滞回线
• 吸附分支由于发生毛细 凝聚现象儿逐渐上升； 吸附时凝聚在空口的液 体为孔体的吸附和凝聚 提供蒸汽。
❖ 根据IUPAC分类，具有6 种不同类型。
Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型曲线是凸形 Ⅲ、Ⅴ型是凹形
氮气吸附法
2.吸附理论
I型等温线：Langmuir型等温线
• 微孔材料（包括多数沸 石和类沸石分子筛）
• 由于吸附质与孔壁之间 的强相互作用，吸附开 始在很低的相对压力下。
• 由于吸附的分子之间的 相互作用，完全填满孔 穴需要提高相对压力
• 低比压区与单层吸附有关，由于单层吸 附的可逆性，所以在低比压区不存在迟 滞现象
• 吸附时由孔壁的多分子层吸附和在空中 凝聚两种因素产生，而脱附仅由毛细管 凝聚所引起。
• 吸附时首先发生多分子层吸附，只有当 孔壁上的吸附层达到足够厚度时才能发 生凝聚现象。
• 在与吸附相同的比压下脱附时仅发生在 毛细管中的液面上的蒸汽，却不能使相 同比压下吸附的分子脱附。要使其脱附， 就需要更小的比压，故出现脱附的滞后
• 所有孔发生凝聚后，吸 附只在远小于表面积的 外表面上发生，曲线平 坦
• 在相对压力接近1时， 介孔的孔径越大，发生毛在细管大凝孔聚上的吸压附力，越曲大 线上
升 氮气吸附法
2.吸附理论
IV型等温线
• 第一阶段：先形成单层 吸附，拐点B指示单分 子层饱和吸附量
• 第二阶段：多层吸附
• 第三阶段：毛细凝聚。 滞后环的始点表示最小 毛细孔开始凝聚；滞后