樣品的微孔體積應該如何計算?
如果物理吸附等溫線是 I 型,有一個幾乎水平的高臺,那么其極限吸附量就是微孔體積的一個
簡單量度。然而,實際上吸附等溫線的高臺很少是水平的,因為大多數微孔吸附劑有明顯的外表面
區域,許多吸附劑還含有介孔。
對于微孔固體的物理吸附等溫線分析,有許多不同的方法。它們可分為舊有的宏觀熱力學方法
和現代的基于統計力學的方法(分子模擬或密度泛函理論) 。
對于常規分析,微孔體積通常用宏觀的熱力學方法,通過等溫線與類似化學成分的非孔參考材
料標準進行經驗性的比較進行估算。
1) t-方法:即非孔固體上的氮氣吸附量隨吸附層統計厚度 t 的變化曲線。該方法需要 BET 的結果
參與計算。t-方法應用的前提條件是:
(i) 在介孔范圍內,樣品具有光潔表面;
(ii) 微孔填充和毛細管凝聚發生的相對壓力范圍不重疊。
這個方法是將實驗等溫線與該類固體材料的無孔等溫線進行參比,得到 t-曲線。參比等溫
線是通過由數學表達式計算得到的,其中吸附劑要具有與測試樣品類似的化學性質,因此,對
于不同的樣品應選擇相應的非孔參比曲線,即不同的模型。例如,對于高硅沸石,應使用非孔
氧化硅的參比曲線。
2) α S -法:是優選方法,因為它不需要 BET 值,也不需要單層容量的評價,比 t-方法更具有適應
性。理論上,它適用于任何吸附氣體,通過α S 作圖直線段的回推獲得微孔體積;還可以利用在
極低相對壓力下的高分辨率標準等溫線數據,細化α S 的分析(參見 S.Lowell,J.Shields,M.A.
Thomas,M.Thommes,CharacterizationofPorousSolidsandPowders:SurfaceArea.
PorosityandDensity,Springer,2004.)
3) DR 法:對于微孔體積的評價另一種流行的方法是基于杜比寧的孔體積填充理論。
必須記住的是,這些傳統方法忽略了分子堆積上的微孔孔寬和孔型的影響,而這個問題已經在
基于分子模擬(MC)和密度泛函理論(DFT)的現代方法中得到解決。
原創作者:貝士德儀器科技(北京)有限公司