精微小百科 | 比表面及孔径分析基础知识(一)
1. 什么是气体吸附?
气体与清洁固体表面接触时 ,在固体表面上气体的浓度不同于气相的现象称为吸附,固体表面的气体浓度高于气相称为正吸附,反之称为负吸附。
2.什么是物理吸附?
吸附于固体表面的气体分子,不与固体产生化学反应,这种吸附称为物理吸附, 物理吸附的特点是:吸附热小 ,吸附速率慢,无选择性,可逆,通常是发生在接 近气体液化点的温度,一般是多层吸附。
3. 通常物理吸附为什么要在低温下进行?
物理吸附时,固体表面对气体分子的吸引力很小,其吸附量随温度的降低而增加,在接近被气体的液化点时,吸附量最大,因为这时气体分子的动能最小,随着温度的上升,气体分子的动能逐渐增大,吸附的气体会脱附出来,一般在常温下,吸附量已接近于零。
4.什么是吸附平衡?
物理吸附是一个动态的平衡过程,气体分子可以被吸附到固体表面上,而被吸附到固体表面的气体分子也可以解脱出来,某一时间,当吸附上去的分子数量 和解脱出来的分子数量相等时,就达到吸附平衡,这时的吸附量称为平衡吸附 量,对于一定的固体和气体,在一定的温度和压力下,其平衡吸附量是一定的。
5.什么是等温吸附曲线?
在一定的温度下,平衡吸附量取决于气体的压力,随着压力的增加吸附量会增大,把恒温下吸附量随压力而变化的曲线称为等温吸附曲线,等温吸附曲线可 以反映固体表面的吸附特性。由国际纯粹与应用化学联合会提出,吸附等温线 可分为八种类型:
1型:在等温曲线的低压区域, 气体吸附量有一个快速增长。这归因于微孔填 充。随后的水平或近水平平台表明,微孔已经充满,没有或几乎没有进一步的 吸附发生。达到饱和压力时,可能出现吸附质凝聚。外表面相对较小的微孔固 体,如活性炭、分子筛沸石和某些多孔氧化物,表现出这种等温线。对于I 型 等温线的材料来说,孔径的大小会导致等温线产生一定的差异。 I(a)型:孔径尺寸小于1nm的微孔材料; I(b)型:微孔材料及孔径尺寸小于2.5nm的介孔材料。
2型:II型等温线一般由非孔或大孔固体产生。B点通常被作为单层吸附结束的 标志。
3型:III型等温线的特征曲线向相对压力轴凸出。这种等温线在非孔或大孔固体上发生弱的气-固相互作用时出现,而且不常见。
4型: IV型等温线由介孔固体产生 ,典型特征是等温线吸附曲线与脱附曲线不一致,可以观察到迟滞回线,在P/P0值较高的区域可观察到一个平台,有时以等温线的最终转而向上结束。
5型:V型等温线的特征是向相对压力轴凸起。V型等温线来源于微孔和介孔固 体上的弱气-固相互作用,而且相对不常见。
6型:VI型等温线以其吸附过程的台阶状特性而著称。这些台阶来源于均匀非孔 表面的依次多层吸附。这种等温线的完整形式,不能由液氮温度下的氮气吸附来获得。
精微高博(JWGB)专业从事比表面及孔径分析仪、全自动真密度仪、气体选择性吸附仪、蒸汽吸附仪、竞争性吸附仪等物性分析设备的研究,被誉为“中国氮吸附仪的开拓者”,是我国纳米新材料表征和测试仪器的权威制造商。