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水蒸气吸附在区分碳材料孔结构上的作用

阅读次数:864    发布时间:2017/5/4 15:56:50

  

水蒸汽吸附分析是常规基础研究和工业基本材料研究的一部分。水能被大多数固体表面所吸附,

只是程度不同。干燥剂、电池氧化物、催化剂的特有功能以及药品和食品的稳定性都与它们的水吸

附行为有关。水的吸附量是以下因子的函数:表面与水分子的亲和力;温度;水蒸汽浓度即压力,

也表达为分压、相对压力、相对湿度或水活性);裸露表面积的绝对量;孔体积/孔径亲和力。除

了直接吸附在固体表面的分子外,其它水分子会凝聚在合适尺寸的孔道中。



水吸附研究可以区分碳材料表面的化学差异。例如,PBLF400两种碳材料具有几乎相同的微

孔和超微孔结构,但依据XPSTPD-MS的化学吸附实验,可知它们具有不同的表面化学性质。水

与表面的作用既有物理吸附,又有化学吸附,因此,水在微孔中的吸附发生在较高的相对压力下(见

95)。上述两类材料的氮吸附超微孔孔径分布图几乎相同,但在水吸附的低压段却大不相同。实

验表明,PBL可以吸附更多的水,这说明其表面有大量的氧化基团。

                  图 95  三种碳材料的氮吸附等温线(左图,在77K)和水吸附等温线(右图,在298K)的比较

催化和吸附中,分层沸石具有非常优越的性能。为阐释其出色性能,采用高端物理化学吸附

技术手段表征其孔结构是至关重要的,这样我们就能掌握其孔径、互通性和表面性质等的精确知识。

介孔ZSM-5沸石组合物具有相同的孔隙率,但组成不同。水吸附对沸石分子筛中的Si/Al比和铝类的
分布敏感,并且也对在介孔表面上存在的极性基团敏感。通过氩吸附(
87.3K)和水吸附(298.5K
评价介孔
ZSM-5沸石组合物是一个非常好的技术手段。

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