吸附理论及比表面积和孔结构的测定-演示稿

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1、吸附理论以及比表面积和孔结构测定1主要内容1.吸附理论简单介绍1-1吸附的基本理论1-2吸附等温线的类型1-3吸附理论-langmuir、BET吸附理论1-4毛细管凝聚1-5滞后环的类型2.表面积计算（常用计算方法-BET法）3.总孔容和平均孔径的计算4.孔结构分析21-1物理吸附理论简单介绍吸附现象及其描述吸附现象:adsorption吸附作用指的是一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面上的过程-----物质在界面上变浓的过程。界面上的分子与相里面的分子所受的作用力不同而引起的。在固相-气相、固相-

2、液相、固相-固相、液相-气相、液相-液相等体系中，某个相的物质密度或溶于该相中的溶质浓度在界面上发生改变（与本体相不同）的现象。-《吸附科学》.*气－固接触面来说，由于固体表面分子受力不均衡，就产生一个剩余力场，这样就对气体分子产生吸附作用。*吸附的分子仍是在不断运动的（例如振动）。*气体分子能克服固体表面的引力，会离开表面造成脱附。*吸附与脱附之间可以建立动态平衡.3固体材料对气体的吸附现象气体分子在固体表面的吸附机理极为复杂，其中包含化学吸附和物理吸附1、化学吸附--是气体分子与材料表面的化学键合过程

3、–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)2、物理吸附--是由范德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–非选择性吸附为了使足够气体吸附到固体表面，测量时固体必须冷却，通常冷却到吸附气体的沸点。通常氮气作为被吸附物，因此固体被冷却到液氮温度(77.35K)(-195.6℃)4相关概念吸附剂:具有吸附能力的固体物质.吸附质:被吸附剂所吸附的物质,(如氮气).通常采用氮气，氩气或氧气为吸附质进行多孔物的比表面，孔体积，孔径的大小和分布

4、的测定。比表面－－通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：1）一种是单位质量的固体所具有的表面积；2）另一种是单位体积的固体所具有的表面积。5吸附量表示方法*在一定条件下，单位重量的固体吸附剂所吸附的吸附质的量或体积（一般换算成标准状态STP）吸附质在固体上的吸附量：α=f（T，p，E）对于给定的固体-气体体系，可认为吸附作用势E一定。在测定吸附量过程中发现，吸附剂吸附一种气体吸附质时，其吸附量（α）α=f(T,p)(1-1)T=常数α=f(p)称吸附等温线(1-2)p=常数α=f(T)称吸附等

5、压线(1-3)α=常数p=f(T)称吸附等量线(1-4)6多孔体和孔隙孔：固体表面由于各种原因总是凹凸不平的，凹坑深度大于凹坑直径就成为孔。Pore有孔的物质称为多孔体。Porousmaterial没有孔的物质称为非孔体。Nonporousmaterial多孔体具有各种各样的孔直径porediameter、孔径分布poresizedistribution和孔容积porevolume。孔径的分类：7孔的类型开孔：分子能从外部进入的孔openpore闭孔：分子不能从外部进入的孔closedpore除了可测定孔

6、外，固体中可能还有一些闭孔，这些孔与外表面不相通，且流体不能渗入。8含孔物质的密度：真密度：质量除以不包括孔容积（但包括闭孔容积）在内的体积表观密度apparentdensity：质量除以包含孔容积的体积；容积密度bulkdensity：质量除以包含粉末粒子间隙的体积；孔容积porevolume或孔隙率porosity：单位质量的孔容积。9孔形的分类101-2吸附等温线类型（吸附科学）吸附等温线类型在密封体系中，某种材料在特定温度下对气体的吸附量与吸附平衡后的压力有其特殊的对应关系。由Brunauer、D

7、eming、Deming和Teller将固体-气体的几万根吸附等温线整理成五大类，称为BDDT分类。后来，Sing又增加了一个阶梯型等温线，故总共是六类。实际的各种吸附等温线大多是这六类等温线的不同组分。设固体表面与第一层（单分子层）吸附分子的吸附作用能为E1，第n（n>1）层与n+1层的作用能为En。11Brunauer分类的五种等温线类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型曲线是凸形Ⅲ、Ⅴ型是凹形12I型吸附等温线I型吸附等温线(E1>>En)在低相对压力区域，气体吸附量有一个快速增长（由于微孔的填充）;随后的水平或近水平平

8、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。13Ⅱ型吸附等温线Ⅱ型吸附等温线(E1>En)在相对压力约0.3时，等温线向上凸，第一层吸附大致完成，随着相对压力的增大，开始形成第二层，在饱和蒸汽压时，吸附层数无限大。这也称BET型等温线。通常认为在等温线中部的线性区域起点处，即B点处单层吸附已经结束。非