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柔性材料的气体吸附特点

阅读次数:2769 发布时间:2016/1/29 10:29:06

柔性材料的气体吸附有什么特点?
  一般说来,在单分子层范围的物理吸附等温线或微孔填充应该是完全可逆的。但事实上,对于
某些微孔体系(例如,粘土、煤、一些活性炭)低压回滞曲线(LPH)可以延伸至压力。
  但是,错误的实验技术也能造成低压回滞的假象,可这种现象有时难以重现。这种错误包括:
1) 系统设置的平衡时间不足。这时获得的数据是假的,是具有欺骗性的。
2) 吸附气体或样品表面存在杂质。 也就是说, 气体纯度不够或样品脱气不彻底, 会导致错误结果。
  在重复并接受真正的LPH证据之前,必须避免或去除上述复杂的干扰因素。真正的低压回滞通
常与吸附剂材料的膨胀和收缩相关:吸附质分子不可逆地进入孔径仅为分子尺寸的孔道,使吸附剂
结构产生非弹性变形,被称作“活化进入”(“activatedentry”)。其造成的效应是穿过窄孔入
口的气体分子扩散非常缓慢。
吸附还可能诱发吸附剂的结构转变,这在很大程度上影响吸附等温线。众所周知的是,在MFI
ZSM-5沸石中的结构转变:在不会发生毛细管凝聚现象的压力范围以下,其吸附等温线却出现了低
压回滞环。在一些金属-有机骨架化合物中(MOF)也能观察到结构转变,并且它们的吸附特性不
容易解释。 应用标准的表面积和孔径分析评估方法可能导致无意义的BET表面积和孔径分布。 因此,
基于实际的孔隙模型,非常有必要考虑新的理论方法,研究吸附剂材料的非刚性性质。在过去的几
年中,人们已经取得了一些进展,但将来仍然需要将该领域作为主要关注点。
  除了这些不可逆变化,各种体系的吸附剂通常都会发生弹性变形,例如木炭,活性炭,多孔玻
璃,沸石和二氧化硅凝胶。弹性变形一般相当小(在0.1%到1%之间),它不会显著影响吸附等温
线,但一些聚合物、气凝胶和高孔隙率的其它材料不包括在内。

95. 水吸附实验对孔结构能提供什么信息?
 水蒸汽吸附分析是常规基础研究和工业基本材料研究的一部分。 水能被大多数固体表面所吸附,
只是程度不同。干燥剂、电池氧化物、催化剂的特有功能以及药品和食品的稳定性都与它们的水吸
附行为有关。水的吸附量是以下因子的函数:表面与水分子的亲和力;温度;水蒸汽浓度(即压力,
也表达为分压、相对压力、相对湿度或水活性);裸露表面积的绝对量;孔体积/孔径(亲和力)。除
了直接吸附在固体表面的分子外,其它水分子会凝聚在合适尺寸的孔道中。
 水吸附研究可以区分碳材料表面的化学差异。例如,PBL和F400两种碳材料具有几乎相同的微
孔和超微孔结构,但依据XPS和TPD-MS的化学吸附实验,可知它们具有不同的表面化学性质。水
与表面的作用既有物理吸附, 又有化学吸附, 因此, 水在微孔中的吸附发生在较高的相对压力下 (见
图95)。上述两类材料的氮吸附超微孔孔径分布图几乎相同,但在水吸附的低压段却大不相同。实
验表明,PBL可以吸附更多的水,这说明其表面有大量的氧化基团。 

原创作者:贝士德仪器科技(北京)有限公司

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