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吸脫附曲線分類(2)

更新時間:2022-03-06     點擊次數(shù):1372


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物理吸附呈現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果,是我們在軟件看到的吸脫附等溫線。在文獻或資料中,我們經(jīng)常會看到不同的曲線類型。本文主要對不同的曲線類型進行梳理,并在文末介紹如何針對自己做的數(shù)據(jù)曲線進行分類描述。本文承接前文(吸脫附曲線分類 (1))前三類曲線介紹后幾類曲線。

曲線類型


1985年,IUPAC建議物理吸附等溫線分為六種類型。經(jīng)過30年的發(fā)展,各種新的特征類型等溫線已經(jīng)出現(xiàn),并證明了與其密切相關(guān)的特定孔結(jié)構(gòu)。2015年,IUPAC更新了原有的分類,主要對I類、IV類吸附等溫線增加了亞分類。兩版曲線物理吸附等溫線分類如下:


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1985版曲線類型

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IV 類等溫線


IV型等溫線是來自介孔類吸附劑材料(例如,許多氧化物膠體,工業(yè)吸附劑和介孔分子篩)。介孔的吸附特性是由吸附劑-吸附質(zhì)的相互作用,以及在凝聚狀態(tài)下分子之間的相互作用決定的。在介孔中,介孔壁上最初發(fā)生的單層-多層吸附與II型等溫線的相應(yīng)部分路徑相同,但是隨后在孔道中發(fā)生了凝聚??啄壑敢环N氣體在壓力P小于其液體的飽和壓力P0時,在一個孔道中冷凝成類似液相。一個典型的IV型等溫線特征是形成最終吸附飽和的平臺,但其平臺長度是可長可短(有時短到只有拐點)。

IV(a)型等溫線的特點是在毛細管凝聚后伴隨回滯環(huán)。當(dāng)孔寬超過一定的臨界寬度,開始發(fā)生回滯。孔寬取決于吸附系統(tǒng)和溫度,例如,在筒形孔中的氮氣/77K和氬氣/87K吸附,臨界孔寬大于4nm。

  具有較小寬度的介孔吸附材料符合IV(b)型等溫線,脫附曲線*可逆。原則上,在錐形端封閉的圓錐孔和圓柱孔(盲孔)也具有IV(b)型等溫線。


V 類等溫線

在P/P0較低時,V型等溫線形狀與III型非常相似,這是由于吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對較弱。在更高的相對壓力下,存在一個拐點,這表明成簇的分子填充了孔道。例如,具有疏水表面的微/介孔材料的水吸附行為呈V型等溫線。

VI 類等溫線

VI型等溫線以其臺階狀的可逆吸附過程而著稱。這些臺階來自在高度均勻的無孔表面的依次多層吸附,即材料的一層吸附結(jié)束后再吸附下一層。臺階高度表示各吸附層的容量,而臺階的銳度取決于系統(tǒng)和溫度。在液氮溫度下的氮氣吸附,無法獲得這種等溫線的完整形式。VI型等溫線中好的例子是石墨化炭黑在低溫下的氬吸附或氪吸附。

補充:

  1. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會,又譯國際理論(化學(xué))與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會,是一個致力于促進化學(xué)相關(guān)的非政府組織,也是各國化學(xué)會的一個聯(lián)合組織。以*的化學(xué)命名著稱。IUPAC 也是國際科學(xué)理事會的會員之一。

  2. 孔寬:孔直徑(對筒形孔)或兩個相對孔壁間的距離(對裂隙孔)。

  3. 在真正測試結(jié)果中,大部分情況下我們遇到的實際測試樣品曲線和上述六類曲線很難*匹配,這時不必擔(dān)心,我們只需針對自己的實際曲線和上面的曲線進行對比參照,實際曲線有時不止是其中一類曲線,有時是兩個或者幾個曲線類型的結(jié)合,我們分析時如實描述即可。









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