一、吸附常数C是什么?为什么不应为负值?
吸附常数C:与材料吸附特性相关的常数,反应的是材料的吸附热,任何材料都是有吸附能力的,所以吸附热应是大于0的。不可能为负值。
二、吸附常数C值为负?
分辨BET方式获得的比表面积数值是不是精确一般有两个指标,一个是C值要超过0,另一个是线性相关系数要超过0.9999,C值有着相应的物理意义,它象征了样品的吸附热,正常的状况下应当为正值。当碰到C值为负的状况时,咱们首要需要看C值负有多少,如果是较大的负值,可去除高压区数据再再次拟合一下,或是把压力选点范围减少就可以了。如果是较小的负值,一般微孔样品易于发生这个问题,针对微孔材料,由于吸附物质的分子是在十分狭窄的微孔,因此它与BET方式的假设会明显偏移,假如使用BET模型计算就会获得一个明显小于样品的正常的的比表面积。所以针对微孔的样品一般建议用Langmuir方式来计算比表面积。
三、BET值为负?
正常的状况下样品对吸附质有吸附的话比表面积值应当为正,发生负值的也许有三种缘故:
1.样品自身的缘故,可以看等温吸脱附曲线,要是没有吸附的话吸附值应当在0附近,再加上仪器偏差的状况,也也许跑到负值发生吸附点,因此 此类样品的吸附基本上能够忽视。
2.测试所加样品量偏少,造成 总的吸附值很低,则易于造成 这类状况。
3.脱气温度和时长不规范,脱气温度过高,造成孔构造的变化或坍塌,脱附温度太低或是脱气时间较短,造成 脱气不彻底,也会造成这个问题。
四、孔径分布图为何并不是从0开始?
一般孔径分布图是从逐渐有孔的位置发生数据,低压处无孔,则不可能发生数据;吸附时吸附气体都有着相应的分子直径,小于分子直径的孔也是测不了的。
五、什么叫“等效 BET 表面积”?
通过 BET 法从微孔材料吸附曲线上计算得到的表面积值不能反映材料真实的内部表面积,但可考虑称作“表观的”或“等效 BET 表面积“。
六、等温吸脱附曲线不闭合?
等温吸脱附曲线不闭合,这类状况相对比较常见,造成 这类状况的缘故也比较多,也许缘故如下:
1)材料表面存在特殊的基团和化学性能,造成 吸附的气体分子不能彻底脱离,即材料对吸附质有较强作用,造成 吸脱附会存在相应的不闭合水平;
2)材料自身的比表面较小,一般吸脱附闭合水平会较弱;
3)称样量问题,称样量太少,易于造成 检测不准,也会发生此类情况;
4)样品前处理问题,温度太高,测试的孔构造坍塌,气体脱附不出来,会发生这类状况;
5)设备问题,有可能是设备漏气仪器真空系统不保压造成 ,那样非常容易造成 吸脱附曲线不闭合;
6)假如研究碳材料的话要想注意,碳材料的孔大多数为柔性孔或是墨水瓶孔,气体吸附之后孔口直径收缩,造成 吸附上的气体不易脱附,非常容易造成 吸脱附曲线不闭合。
七、BET比表面、外表面和微孔内表面是什么关系?
BET比表面为总表面积,外表面积是把直径为2nm以下孔的内表面积扣除后的表面积,因此BET比表面 - 外表面 = 微孔内表面。
八、气体压力、分压、相对压力有何差别?
气体作用于物质表面(器壁或固体表面)的压力就是气体压力,这里不管气体的组分;分压是相对于两种以上的混合气而言的,混合气中某种气体的分压,是该气体占总气体的百分比乘以气体压力;相对压力,指某气体分压与某一特定压力(例如大气压力、饱和蒸汽压等)的比值 ,例如氮气分压与其饱和蒸汽压的比值,即P/Po ,就是相对压力。
九、介孔和大孔分析与微孔孔径分析的区别?
测试方法的不同:微孔孔径分析,理论模型一般使用的是HK法、SF法,及DFT法。介孔、大孔孔径分析,理论模型一般使用的是BJH法。
硬件上的不同:微孔孔径分析,需要二级涡轮分子泵,氮气相对压力P/P0才能够达到10-7-10-8的要求,才能实现超微孔(0.35nm-0.7nm)的精确分析;同时,需要小量程、高精度压力传感器(10 torr、1 torr或0.1 torr)的合理使用。介孔、大孔孔径分析,仅需要机械泵及1000 torr大量程压力传感器即可实现。
十、比表面及孔径分析仪和压汞仪的区别?
压汞仪:通过加压使汞进入固体中,进入固体孔中的孔体积增量所需的能量等于外力所做的功,即等于处于相同热力学条件下的汞-固界面下的表面自由能。采用圆柱孔模型,根据压力与电容的变化关系计算孔体积及比表面积。孔径测定范围:30A~150μm(孔半径)。
比表面及孔径分析仪:工作过程(就吸附过程而言)是在计算机控制下,按照设定的压力值逐步往测试系统中通入氮气,样品在液氮温度下吸附氮气的过程。根据BET理论计算比表面积,运用BJH,DH,HK等分析介孔,微孔的孔径分布和总孔体积,及孔隙率。孔径测定范围是3.5A~500nm(孔直径)
十一、氮吸附法的比表面是如何计算出来的?
当粉体的表面吸附了一层氮分子时,粉体的比表面积(Sg)可由下式求出:
Sg = NσVm / 22400W
式中: Vm:样品表面单层吸附量(ml);
N: 阿佛加德罗常数(6.023×10-23),1mol气体的分子数;
σ:每个氮分子所占的横截面积(0.162nm2);
W: 粉体样品的质量(g);
(注:在标准状态下,1mol气体的体积为22.4L或22400ml)。
把N和σ具体数据代入上式,得到氮吸附比表面积的基本公式如下:
Sg = 4.36Vm / W
十二、Ⅱ类吸附等温线都有哪些特点?哪种多孔材料表现为Ⅱ类吸附等温线?
无孔或大孔材料产生的气体吸附等温线呈现可逆的I类等温线。其线形反映了不受限制的单层-多层吸附。如果膝形部分的曲线是尖锐的,应该能看到拐点B ,它是中间几乎线性部分的起点——该点通常对应于单层吸附完成并结束;如果这部分曲线是更渐进的弯曲(即缺少鲜明的拐点B),表明单分子层的覆盖量和多层吸附的起始量叠加。
当P/Po=1时,还没有形成平台,吸附还没有达到饱和,多层吸附的厚度似乎可以无限制地增加。
2.Ⅲ类吸附等温线都有哪些特点?哪种多孔材料表现为Ⅲ类吸附等温线?
III型等温线也属于无孔或大孔固体材料。它不存在B点,因此没有可识别的单分子层形成;吸附材料-吸附气体之间的相互作用相对薄弱,吸附分子在表面上在最有引力的部位周边聚集。对比II型等温线,在饱和压力点(即,在P/Po=1处)的吸附量有限。
十三、IV类吸附等温线都有哪些特点?哪种多孔材料表现为IV类吸附等温线?
IV型等温线是来自介孔类吸附剂材料(例如,许多氧化物胶体,工业吸附剂和介孔分子筛)。介孔的吸附特性是由吸附剂-吸附物质的相互作用,以及在凝聚状态下分子之间的相互作用决定的。在介孔中,介孔壁上最初发生的单层-多层吸附与I型等温线的相应部分路径相同,但是,随后在孔道中发生了凝聚。孔凝聚是这样一种现象∶一种气体在压力P小于其液体的饱和压力 P。时,在一个孔道中冷凝成类似液相。一个典型的IV型等温线特征是形成最终吸附饱和的平台,但其平台长度是可长可短(有时短到只有拐点)。
IVa 型等温线的特点是在毛细管凝聚后伴随回滞环。当孔宽超过一定的临界宽度,开始发生回滞。孔宽取决于吸附系统和温度,例如,在筒形孔中的氮气/77K 和氩气/87K 吸附,临界孔宽大于4nm。
具有较小宽度的介孔吸附材料符合IVb型等温线,脱附曲线完全可逆。原则上,在锥形端封闭的圆锥孔和圆柱孔(盲孔)也具有IVb型等温线。
十四、H1 型回滞环都告诉我们哪些孔结构信息?
孔径分布较窄的圆柱形均匀介孔材料具有H1型回滞环,例如,在模板化二氧化硅(MCM-41,MCM-48,SBA-15)、可控孔的玻璃和具有有序介孔的碳材料中都能看到H1型回滞环。通常在这种情况下,由于孔网效应最小,其最明显标志就是回滞环的陡峭狭窄,这是吸附分支延迟凝聚的结果。但是,H1型回滞环也会出现在墨水瓶孔的网孔结构中,其中"孔颈"的尺寸分布宽度类似于孔道/空腔的尺寸分布的宽度(例如,3DOM 碳材料)。
十五、H3 型回滞环都告诉我们哪些孔结构信息?
H3见于层状结构的聚集体,产生狭缝的介孔或大孔材料。H3型的回滞环有两个不同的特征∶
(i)吸附分支类似于 II 型等温吸附线;(ii)脱附分支的下限通常位于气穴引起的P/P。压力点。这种类型的回滞环是片状颗粒的非刚性聚集体的典型特征(如某些粘土)。另外,这些孔网都是由大孔组成,并且它们没有被孔凝聚物完全填充。
十六、H4 型回滞环都告诉我们哪些孔结构信息?
H4型回滞环与H3型的回滞环有些类似,但吸附分支是由I型和型等温线复合组成,在P/P,的低端有非常明显的吸附量,与微孔填充有关。H4型的回滞环通常发现于沸石分子筛的聚集晶体、 一些介孔沸石分子筛和微-介孔碳材料,是活性炭类型含有狭窄裂隙孔的固体的典型曲线。
十七、影响 BET 比表面分析结果的因素有哪些?
BET比表面积是物理吸附分析仪所能计算的参数中最容易得到的一个,因为它的基础计算数据是取自吸附等温线多层吸附的饱和阶段,也是等温线最平缓的一段。但是,其最终结果受到诸多因素影响,这就造成了在不同仪器和不同实验室数据比对时的误差,误差的来源包括如下原因∶
与样品孔结构的复杂程度有关∶孔型越简单,结果越容易重现;
与测试仪器的类型有关∶一般来说,静态容量法测得结果比动态色谱法测得的结果更加准确,这是由于前者测得的是吸附数据,后者得到的是脱附数据。若样品中存在不规则的孔,氮气分子进入孔道后,脱附时,由于出口孔颈很小,就有可能因气穴效应或孔道阻塞不能蒸发出来,造成脱附的数据失真。
与吸附气体种类有关∶对于含微孔样品,不同的气体大小不同,在孔道中扩散速度不同,气体 分子的极性与孔壁作用的程度不同,都会影响最终计算的准确性。
十八、为什么说 CO2是碳材料微孔分析的理想探针?
由于在低温下(87K,77K)的动力学限制,氩气和氮气吸附对极窄微孔的定性价值有限。解决这个问题的最佳方案就是吸附气体采用在273K的CO2(动力学直径0.33nm)。在273K 的冰点温度时,CO2的饱和蒸汽压非常高(~3.5兆帕),所以微孔孔径分析所需的压力仅在中等范围(~0.1至-100千帕)。而且在这样高的温度和相对压力下,气体扩散非常快,可进入0.4纳米以下的孔隙,得到高分辨的微孔分布图。
但另一方面,在环境压力下,用CO,在273K可以测量的最大相对压力为P/P。~0.03,因此该方法只能用于研究1纳米以下的微孔。
C02,在273K的吸附已成为研究具有极窄微孔的含碳材料的理想方法,并且已经进入到各种教科书中。然而,C0,不能用于具有极性表面基团的微孔固体(如∶ 氧化物,沸石,MOF材料)的孔径分析,因为C02的四极矩作用比N的还大,难以在 C0,孔隙填充压力与孔径之间建立正确的函数关系。
十九、影响 BET 比表面分析结果的因素有哪些?
BET 比表面积是物理吸附分析仪所能计算的参数中最容易得到的一个,因为它的基础计算数据是取自吸附等温线多层吸附的饱和阶段,也是等温线最平缓的一段。但是,其最终结果受到诸多因素影响,这就造成了在不同仪器和不同实验室数据比对时的误差,误差的来源包括如下原因:
1) 与样品孔结构的复杂程度有关:孔型越简单,结果越容易重现;
2) 与测试仪器的类型有关:一般来说,静态容量法测得结果比动态色谱法测得的结果更加准确,
这是由于前者测得的是吸附数据,后者得到的是脱附数据。若样品中存在不规则的孔,氮气分子进入孔道后,脱附时,由于出口孔颈很小,就有可能因气穴效应或孔道阻塞不能蒸发出来,造成脱附的数据失真。
3) 与吸附气体种类有关:对于含微孔样品,不同的气体大小不同,在孔道中扩散速度不同,气体分子的极性与孔壁作用的程度不同,都会影响最终计算的准确性。
4) 与样品预处理时间有关:以氢氧化镍为例,它的处理时间至少需要 8 小时,由于其干燥过程容易板结,故处理温度不宜过高(一般90度),这样就导致处理温度不够,需要加长脱气时间来弥补。
5) 与预处理的脱气真空度有关:真空度越大,脱气越干净,时间越短。样品表面处理不干净,会造成测试结果偏小。
6) 与称样量多少有关:样品量的多少和他自身的比表面的大小有关的,一般比表面越大,称样量越少,反之越多。选择合适的称样量是很有必要的,这其中既要考虑减少称样误差,还要考虑称样量和脱气时间的关系。
7) 与样品的处理温度有关:以氧化铝为例,它的处理温度一般是 300°C。若降低其处理温度,容易造成测试结果偏小,且 BET 测试曲线线性很差。
8) 与在吸附曲线上的取点计算范围有关。