對于微孔評估，應該如何選擇吸附氣體？
微孔的物理吸附填充總是發生在相對低的壓力。其壓力范圍與以下因素有關：微孔的形狀和孔
寬；吸附氣體分子的大小；吸附氣體之間的相互作用；以及吸附氣體與吸附劑的相互作用。根據孔
道的幾何形狀， “超微孔”是寬度不超過兩個或三個氣體分子直徑的狹窄微孔。超微孔的吸附發生在
非常低的相對壓力下，這個過程被稱為“初始微孔填充” ，而更寬的微孔填充是在更高的相對壓力范
圍內，在第二階段進行的（對于在 87 K 氬氣吸附和在 77K 的氮氣吸附，第二階段的 P/P 0 范圍≈
0.01-0.15） 。這時，吸附劑-吸附質相互作用減弱，并且在密閉空間內的吸附氣體之間的相互作用也
趨于和諧，這比微孔填充過程更重要。
幾十年來，作為微孔和介孔孔徑分析的標準方法，在 77K 的氮氣吸附已經被普遍接受。但以下
幾個原因證明，用于評估微孔孔徑分布，氮氣不是合適的吸附氣體。眾所周知，
1） 氮分子的四極矩性質導致其與各種表面官能團和暴露的離子發生特異性相互作用。這不僅影響
被吸附氮分子在吸附劑表面的取向，也強烈影響微孔的填充壓力。例如，有許多沸石分子篩和
MOF 材料的物理吸附， 其初始階段被移到非常低的相對壓力 （約～10- 7 ） 。 在此超低壓范圍內，
擴散速率相當慢，使吸附等溫線難以達到平衡。
2） 另外的問題是 N 2 分子的預吸附。 它可以阻塞窄微孔的入口， 并與表面官能團發生特異性相互作
用，這樣，孔填充壓力就失去了與孔徑/孔結構的關聯，就不能定量反映孔結構的信息，或導致
錯誤的結論。
為了準確測量吸附等溫線，應該仔細考慮吸附氣體和操作溫度的選擇。
與氮氣相比，氬氣不存在與表面官能團的特異性相互作用。而且，在液氬溫度下（87K） ，氬氣
在明顯較高的相對壓力下填充窄微孔，加快了平衡速度，可以實現高分辨率吸附等溫線的測量。因
此， 在 87K 的氬吸附可以在孔填充壓力和限制效應 （依賴于孔寬和形狀） 之間獲得更為直接的相關。
這對沸石分子篩材料、金屬有機骨架（MOF）和一些氧化物和活性炭特別重要。
因此，應該采用氬氣作為吸附物質，在液氬溫度（87.3K）下進行沸石分子篩和 MOF 等微孔材
料分析。
原創作者：貝士德儀器科技（北京）有限公司
技術支持：阿儀網 總訪問量：1837140
