BET物理吸附常見測試問題(十五)
一.為什么很多吸附等溫線都有回滯環(huán)?它是怎么產(chǎn)生的?
? ? ? ?在許多等溫線類型中存在多種回滯環(huán)。2015年,國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)在其報(bào)告中對回滯環(huán)的來源進(jìn)行了闡述。處于物理吸附等溫線的多層吸附范圍內(nèi)的永久性的回滯環(huán)通常與毛細(xì)管凝聚有關(guān),重現(xiàn)性較好,這種形式的回滯是由于吸附亞穩(wěn)態(tài)和/或網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)的影響。在一個(gè)開放的孔道中(通孔,如圓柱形的幾何形狀),凝聚的延遲是多層吸附氣體的亞穩(wěn)態(tài)造成的,這類孔的回滯環(huán)吸附分支部分同時(shí)存在氣-液相變和可逆的液-氣相變的兩種狀態(tài),而沒有達(dá)到熱力學(xué)平衡狀態(tài)。由于蒸發(fā)過程不涉及成核,脫附階段相當(dāng)于可逆的液-氣相變。因此,如果孔被液體狀的凝聚物所填充,熱力學(xué)平衡是建立在脫附曲線的。

? ? ? ?在更復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)中,脫附路徑通常取決于網(wǎng)絡(luò)效應(yīng)和各種形式的孔道阻塞。如果寬孔都只能通過狹窄的孔頸通道連接外表面(例如,墨水瓶孔形),就會發(fā)生回滯現(xiàn)象。寬孔的填充和以前一樣,但在脫附階段,孔道一直保持充滿狀態(tài),直到在較低的蒸汽壓下,狹窄的孔頸中的吸附氣體先蒸發(fā)騰空,寬孔中的吸附質(zhì)才可能蒸發(fā)脫附。在一個(gè)孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)中,脫附蒸汽壓取決于孔頸的尺寸和空間分布。如果孔頸直徑不是太小,孔網(wǎng)可以在到達(dá)一個(gè)相對壓力下開始騰空,這個(gè)壓力點(diǎn)相當(dāng)于特征性的滲透閾值。這樣,我們可以從等溫線的脫附分支上獲得有關(guān)孔頸大小的有用信息。
? ? ? ?理論和實(shí)驗(yàn)研究表明,如果孔頸寬度(W)小于臨界尺寸(Wc,在77K的氮吸附是大約5-6nm的孔喉),由墨水瓶肚的較大孔脫附還存在氣穴效應(yīng)機(jī)理(即在亞穩(wěn)態(tài)凝聚流體中自發(fā)成核和生成氣泡,見上圖左)。例如,在某些微介孔二氧化硅、介孔沸石、粘土,以及某些活性炭中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氣穴控制的蒸發(fā)現(xiàn)象。與孔道阻塞/滲流控制蒸發(fā)相反, 在氣穴存在的情況下,無法獲得孔喉直徑及其分布等定量信息。
二.等溫吸附線的回滯環(huán)都有哪些類型?

? ? ? ?2015年,國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)在其報(bào)告中對回滯環(huán)進(jìn)行了重新分類,將原來的四類增加為五類。如上圖。
總結(jié)
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