氮气吸脱附 比表面

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1、催化剂比表面积和孔结构测定催化剂比表面积和孔结构测定张琴英20131230氮气吸脱附等温氮气吸脱附等温线线恒温条件下吸附质在 吸附剂上的吸附量为纵坐标的曲线STP:STP:标准温度和压力标准温度和压力以压力为横坐标,通常用比压(相对压力)p/p0表示压力,p为气体的真实压力,p0为气体在测量温度下的饱和蒸汽压.理论简单介绍理论简单介绍吸附现象吸附现象: : 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。吸附剂吸附剂: :具有吸附能力的固体物质具有吸附能力的固体物质. .吸附质吸附质: :被吸附剂所吸附的物质被吸附剂所吸附的物质. . 通常采用氮气,氩气

2、或氧气为吸附质进行多孔物的比 表面,孔体积,孔径的大小和分布的测定.也可通过完 整的吸附脱附曲线计算出介孔部分和微孔部分的体 积和表面积等.通常用来表示通常用来表示物质分散的程度物质分散的程度，有两种常用的表示方法：，有两种常用的表示方法： 1 1）一种是）一种是单位质量单位质量的固体所具有的表面积；的固体所具有的表面积； 2 2）另一种是）另一种是单位体积单位体积固体所具有的表面积。固体所具有的表面积。VSSV WSSW W 和和V分别为固体的质量和体积，分别为固体的质量和体积，S为其表面积为其表面积边长边长l/m 立方体数立方体数 比表面比表面S/（m2/m3）110-2 1 6 102

3、110-3 103 6 103 110-5 109 6 105 110-7 1015 6 107 110-9 1021 6 109 从表上可以看出，当将边长为从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分的立方体分割成割成10-9m的小立方体时，比表面增长了一千万倍的小立方体时，比表面增长了一千万倍。 可见达到可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。，成为新材料和多相催化方面的研究热点。把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。物质分割

4、得越小，分散度越高，比表面也越大。物质分割得越小，分散度越高，比表面也越大。把边长为把边长为1cm的立方体逐渐分割成小立方体的情况：的立方体逐渐分割成小立方体的情况：、型曲线是凸形型曲线是凸形 、型是凹形型是凹形型型等温线相当于朗格谬尔单层可逆吸附过程。等温线相当于朗格谬尔单层可逆吸附过程。型型等温线相当于发生在非孔或大孔固体上自由的单一多层可逆吸附过程，等温线相当于发生在非孔或大孔固体上自由的单一多层可逆吸附过程，位于位于p/p0=0.05-0.10的的B B点，是等温线的第一个陡峭部，点，是等温线的第一个陡峭部，它表示单分子层饱和吸附量。型型等温线不出现等温线不出现B B点，表示吸附剂与吸

5、附质之间的作用很弱点，表示吸附剂与吸附质之间的作用很弱. .相对压力p/p0吸附量型型等温线是一种特殊类型的等温线，反应的是固体均匀表面上谐式多等温线是一种特殊类型的等温线，反应的是固体均匀表面上谐式多层吸附的结果。（有层吸附的结果。（有毛细凝聚现象毛细凝聚现象发生）发生）型型等温线很少遇到，而且难以解释，虽然反映了等温线很少遇到，而且难以解释，虽然反映了吸附质与吸附剂之间吸附质与吸附剂之间作用微弱作用微弱的的型等温线特点，但在高压区又表现出有孔充填（型等温线特点，但在高压区又表现出有孔充填（毛细凝聚毛细凝聚现象现象）。）。型、型、型曲线则有吸附滞后环的可能原因型曲线则有吸附滞后环的可能原因

6、吸附由孔壁的多分子层吸附和在孔中凝聚两种因素产生，而脱附仅由毛细管凝聚所引起。这就是说，吸附时首先发生多分子层吸附，当孔壁上的吸附层达到足够厚度时才能发生凝聚现象；而在与吸附相同的p/p0比压下脱附时，仅发生在毛细管中的液面上的蒸汽，却不能使p/p0下吸附的分子脱附，要使其脱附，就需要更小的p/p0 ，故出现脱附的滞后现象，实际就是相同p/p0下吸附的不可逆性造成的。1.Kelvin方程对和型等温线的解释：临界温度以下，气体在中孔吸附剂上发生吸附时，首先形成单分子吸附层，对应图中的AB段，当单分子层吸附接近饱和时（达到B点），开始发生多分子层的吸附，从A点到C点，由于只发生了多分子层吸附，都可