氣體吸附法測定比表面積時應如何選擇吸附質(zhì)
高純氮氣以及液氮(冷卻劑)因其易獲得性和良好的可逆吸附特性,,成為常用的吸附質(zhì),廣泛用于比表面積的測定,。對于孔道較小,,擴散較慢的微孔樣品,如:分子篩及活性炭等樣品,;以及比表面積較小的樣品,,如:天然礦石,有機材料等,,氮氣做吸附氣體存在局限性,,可以選擇氬氣,二氧化碳氣,,氪氣等做吸附氣體,。
氬氣作為吸附氣體可以在87K液氬溫度或者77K的液氮溫度下在材料表面發(fā)生穩(wěn)定吸附,在分子篩樣品微孔測試方面廣泛應用,。主要存在以下三方面原因:
1. 氮分子是極性分子且存在四極偶距,,加強了吸附質(zhì)分子與不均勻的分子篩孔壁之間的作用力,容易發(fā)生特性吸附,,給識別不同孔徑分子篩帶來難度;相對氮分子,,氬氣分子是球形的非極性的單原子分子,,能得到更的微孔分布。
2. 對于一個確定的孔寬,,氮氣比氬氣需要更低的P/P0,。故選用氬氣做吸附氣體,微孔吸附能在較高的P/P0點進行,有利于提高測試精度,。
3. 氬氣可以選在87K的液氬溫度吸附,,提高冷浴的溫度,有利于縮短平衡時間,,提高測試效率,。
氬氣做吸附氣體測試其局限性在于孔徑大于12nm后毛細凝聚就會消失,所以,,一般只能用于微孔測試,。
對于微孔較多的活性炭樣品,可以選擇用二氧化碳做吸附質(zhì),,在冰點吸附,,主要用于活性炭飽和吸附能力的測試。二氧化碳的冰點(273K)吸附相對氬氣,、氮氣的吸附溫度(77K或者87K)提高了很多,,大大提高了氣體擴散速度。故對活性炭樣品,,選擇二氧化碳在冰點吸附,,具有效率高,易擴散,,容易得到飽和吸附量的特點,,更適合于活性炭飽和吸附能力的測試。但是,,二氧化碳冰點的飽和蒸汽壓(3485.3KPa)太高,,只能在微孔范圍內(nèi)吸附,不能達到更高P/P0壓力點,,除非選用高壓吸附儀,。
對于比表面積較小的金屬粉末,有機材料以及一些天然的礦石可以選用氪氣做吸附氣體,。