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BJH理論用于多孔二氧化硅的介孔分析 (IV型等溫吸附線)
采用BJH(Barrett-Joyner-Halenda)理論進(jìn)行介孔分析,,基于以下三個來自等溫吸附線的假設(shè): 由于介孔(大孔)中存在毛細(xì)冷凝現(xiàn)象,,導(dǎo)致在一定溫度下吸附質(zhì)的飽和蒸氣壓變低,從而出現(xiàn)吸附質(zhì)的冷凝現(xiàn)象(即毛細(xì)冷凝),。因此,,BJH方法是基于吸附質(zhì)為液體狀態(tài)下,使用開爾文方程進(jìn)行計算的(見公式 1),。通常情況下,,開爾文半徑(rc)是小于實際孔徑(rp) ,因為吸附是從孔表面和吸附質(zhì)間的相互作用開始的,緊接著才是吸附層的形成,。所以,,實際孔半徑是吸附層的厚度(t)加開爾文半徑(rc)之和 (見公式 2)。而且,,在N2@77.4 K的吸附等溫線中,,當(dāng)相對壓力P/P0小于0.42 (對應(yīng)孔半徑小于1.7 nm)時,并不會發(fā)生毛細(xì)冷凝現(xiàn)象,,所以毛細(xì)冷凝理論并不適用于小于1.7nm的孔分析,。
N2, 77K下的卡爾文公式
BJH 理論: 三個假設(shè)
① 孔形為圓柱形孔
② 接觸角為00的半球形彎月面
③ 吸附層校正(厚度層 t)
圖1顯示了介孔硅材料Develosil100 的77.4 K下的N2吸附脫附曲線,可以看出當(dāng)P/P0超過0.8時,,由于毛細(xì)冷凝現(xiàn)象的存在,,吸附曲線陡然上升,并且脫附曲線高于吸附曲線(回滯環(huán),,IV型),,表明樣品存在介孔。有許多理論解釋回滯環(huán)的產(chǎn)生,。在這個材料中,,孔的形狀為墨水瓶狀,在吸附支線(從a到d),,吸附從孔的窄端開始,,而在脫附支線,吸附質(zhì)從孔的最寬處開始脫附(從d到g),, 但是由于瓶頸的存在,,從f到g的脫附是立即完成的。
因此,,等溫吸附線的BJH曲線(圖2) 顯示出Develosil100的中孔總孔容為1 cm3/g, 中孔峰值孔徑為16nm(吸附端),瓶頸處的峰值孔徑為12 nm (脫附端),。另外,圖2中的孔徑分布縱坐標(biāo)具有物理意義,,結(jié)果看起來很不同(圖 3),??左w積分布對較大孔徑的影響很大,非常適合用來評價吸附劑和吸附過程中的孔體積,。另一方面,面積分布主要體現(xiàn)小孔孔徑,,可用于對比反應(yīng)過程中的活性位面積,,如催化劑。
樣品Devesil100的BET比表面積和結(jié)構(gòu)分析在應(yīng)用文章4(BET比表面評價)和應(yīng)用文章9中介紹(T圖法),。
The BET specific surface area and structural evaluation of this sample Devesil100 are introduced in Material No.4 (BET specific surface area evaluation) and No.9 (evaluation by t-plot method).