物理吸附仪介绍及数据分析

物理吸附原理及数据处理一、基础知识二、物理吸附与化学吸附三、比表面积分析方法四、孔径分析方法五、应用领域六、样品预处理条件七、仪器目录比表面积：单位质量物质的总表面积，国际单位是（m2/g）吸附剂的比表面积和孔径大小将直接决定了吸附剂吸附能力的大小，而孔径的大小则决定了吸附剂对不同气体分离的大小。一、基础知识孔径分布：一般表示为孔体积对孔半径的平均变化率与孔半径的关系，也可表示成孔分布函数与孔半径的关系。通常采用气体吸附法测定中等孔范围的孔分布，汞孔度计法测定大孔范围的孔分布。催化剂硅胶分子筛一、基础知识吸附：吸附剂、吸附质物理吸附和化学吸附孔的定义（IUPAC的分类）：微孔（micropore）:孔半径小于2nm，如活性炭、沸石分子筛等；中孔（mesopore）：孔半径为2-50nm，如多数催化剂；大孔（macropore）：孔半径大于50nm，如Fe2O3，硅藻土等。吸附平衡：等温吸附平衡、等压吸附平衡和等量吸附平衡性质物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学键吸附强度弱强吸附层数单层或多层单层吸附热小，近于液化热，几kJ/mol大，近于反应热，≥40kJ/mol选择性无或者很差较强可逆性可逆不可逆吸附平衡快，易达到慢，不易达到活化能小大吸附温度低温高温二物理吸附与化学吸附BET理论计算公式是Brunauer、Emmett和Teller三人从经典理论统计基础上推导出的多分子层吸附公式。BET理论模型：多分子层物理吸附模型，假设（1）固体表面是均匀的；（2）分子之间没有相互作用；（3）分子可以同时在固体表面进行多层物理吸附，而且每一层的吸附和脱附之间存在动态平衡。三、固体比表面积分析方法P：吸附质分压P0：吸附剂饱和蒸气压V：样品实际吸附量Vm：单层饱和吸附量C：与样品吸附能力相关的常数三、固体比表面积分析方法BET方程：四、孔径分析方法多数体系中，相对压力在0.05-0.35之间的数据与BET方程有较好的吻合，图形线性也很好，因此实际测试过程中选点需在此范围内。相对压力P/P0吸附量（STPcm3/g）等温线的形状与吸附质和吸附剂的本性相关，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型最常见，可得到吸附质和吸附剂性质的许多信息，并可用于比表面及孔径分布的计算。四、孔径分析方法以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段。那么吸附曲线在：低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型，ІІ型，Ⅳ型)，较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈І型；低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型，Ⅴ型)。中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子堆积产生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道。BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据；高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如І型中如最后上扬，则粒子未必均匀。平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。四、孔径分析方法微孔材料介孔材料孔径分布及孔容数据孔径分布图滞后环的产生原因这是由于毛细管凝聚作用使N2分子在低于常压下冷凝填充了介孔孔道，由于开始发生毛细凝结时是在孔壁上的环状吸附膜液面上进行，而脱附是从孔口的球形弯月液面开始，从而吸脱附等温线不相重合，往往形成一个滞后环。还有另外一种说法是吸附时液氮进入孔道与材料之间接触角是前进角，脱附时是后退角，这两个角度不同导致使用Kelvin方程时出现差异。四、孔径分析方法应用领域：应用于对各种材料的比表面积、孔径的检测分宜与研究，包括测量沸石、碳材料、分子筛、二氧化硅、氧化铝、土壤、黏土、有机金属化合物骨架结构等各种材料；五、应用领域由于样品分析前状态无法控制，样品内部可能含有很多水分，有机质或腐蚀性物质。在分析前为了保证分析样品中的杂质，不污染仪器，不损坏或腐蚀仪器管线，在上机分析前通常进行预处理。1.样品应放置在高温烘箱中，至少在90度下烘干2h，样品自然冷却至室温，并在干燥器皿中保存。2.对于密度小的粉末样品，尽量在20kg压力下先压片。六、样品预处理方法七、仪器仪器公司：美国麦克仪器公司仪器型号：ASAP2460技术参数：1.比表面分析从0.0001m2/g至无上限；2.孔径分析范围：3.5Å至5000Å（氮气吸附）（1Å=0.1nm），微孔区段的分辨率为0.2Å，孔体积最小检测：0.0001cc/g3.以氮气、氩气、二氧化碳、氢气等为吸附质（目前所内仅限氮气吸附），最小相对压力：P/P0＜10-7★送样提醒★明确测试目的：比表面积和孔结构对活性中心分布，反应物产物停留产生影响，因焙烧温度等处理导致比表面不同等情况，不要没事随便做个比表面的孔分布看看。基本上以做实验时所用的状态为准，烘干送样，要说明样品种类，大约比表面积，一般要提供够100m2/g的样品(如活性炭比表面一般是700左右，则提供0.2g足够)。如果平时所用催化剂是成型后再做反应，则成型后送样，这样结果比较客观。分子筛样品一般不用成型，特别是介孔分子筛成型时则不能用较大压力。物理吸附仪适用标准1.GB.T5816-1995催化剂和吸附剂表面积测定法2.GB.T7702.21-1997煤质颗粒活性炭试验方法比表面积的测定3.GB.T10722-2003炭黑_总表面积和外表面积的测定氮吸附法4.GB.T11847-89二氧化铀粉末比表面积测定多点BET法5.GB.T13390-1992金属粉末比表面积的测定氮吸收法（含动态）6.GB.T19587-2004气体吸附BET法测定固态物质比表面积（含动态）7.GB.T20170.2-2006稀土金属及其化合物物理性能测试方法稀土化合物比表面积的测定8.GB.T21650.3-2011/ISO15901-3:2007压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度第3部分：气体吸附法分析微孔9.GB.T21650.2-2008/ISO15901-2:2006压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度第2部分气体吸附法分析介孔和大孔10.SY/T6154-1995岩石比表面和孔径分布测定静态氮吸附容量法11.HG/T2347.8-1992γ-Fe2O3磁粉比表面积的测定Thankyoufortheattention!