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气体吸附原理分析比表面大小详解

阅读次数:815    发布时间:2017/5/25 14:26:22

     固体多孔材料的单位重量的表面积(即比表面积)是重要的物理参数。真实表面包括不规则的表面和孔的内部表面。它们的面积无法从颗粒大小的信息中计算出来,但却可以通过在原子水平上吸附某种不活动的或惰性气体来确定。气体的吸附量,不仅仅是暴露表面总量的函数,还是(i)温度,(ii)气体压力,以及(iii)气体和固体之间发生反应强度的函数气体和固体之间发生反应强度的函数。因为多数气体和固体之间相互作用微弱,为使其发生相当的吸附,使其吸附量足以覆盖整个表面,必须将表面充分冷却到气体的沸点温度。随着气体压力的提高,表面吸附量会以一种非线型方式增加。但是,当气体以一个原子厚度全部覆盖表面后(单分子层气体),对冷气体的吸附并没有停止!随着相对压力的提高,超量的气体被吸附从而构成“多分子层”,进而可能进一步液化而填满整个孔道。
  
    为了达到上述目的,首先要把样品进行真空脱气,对样品表面进行清洁;如果用氮气作为分子探针(尺子),需要随后将样品连同样品管称重后放入液氮中(-273℃),有控制地通入已由压力传感器计量的氮气,记录样品的吸附量。该过程相当复杂和漫长。在取得不同压力下样品饱和吸附量的数据后,再通过由样品性质决定的经验公式(模型)计算出所需要的结果。
    打一个不完全恰当的比方:要测量一间屋子的面积,但是除了有许多篮球并没有合适的尺子,而篮球的直径和截面积是已知的。于是,在测量屋子的面积之前,首先要将屋子中放置的家具搬出去,然后往屋里扔篮球,扔进来的数目是可以控制并计算出来的,等篮球铺满了屋子,我们将篮球的截面积乘以扔进来的篮球数就能估算出该房间的面积。同理,接着扔篮球,直至这个房间都被篮球充满直到房顶,我们就能推断出这个房间的空间大小。物理吸附仪就是为了实现这整个过程而设计的。
 
 
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