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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)

來源:大昌洋行(上海)有限公司(大昌華嘉科學儀器部)   2022年03月25日 18:55  

采用BJH(Barrett-Joyner-Halenda)理論進行介孔分析,基于以下三個來自等溫吸附線的假設: 由于介孔(大孔)中存在毛細冷凝現(xiàn)象,,導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,,當相對壓力P/P0小于0.42 (對應孔半徑小于1.7 nm)時,,并不會發(fā)生毛細冷凝現(xiàn)象,所以毛細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

1.png

BJH 理論: 三個假設

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P/P0超過0.8時,由于毛細冷凝現(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,。

2.png

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,可用于對比反應過程中的活性位面積,,如催化劑,。

3.png

樣品Devesil100的BET比表面積和結(jié)構(gòu)分析在應用文章4(BET比表面評價)和應用文章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).


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