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孔徑分布 孔徑分布原理與測定方法解析

閱讀:1289        發(fā)布時間:2014-2-26

孔徑分布概念

孔徑分布是指材料中存在的各級孔徑按數(shù)量或體積計算的百分率

孔徑分布原理

許多超細(xì)粉體材料的表面是不光滑的,甚至專門設(shè)計成多孔的,而且孔的尺寸大小、形狀、數(shù)量與它的某些性質(zhì)有密切的關(guān)系,例如催化劑與吸附劑。因此,測定粉體材料表面的孔容、孔徑分布具有重要的意義,所謂孔容、孔徑分布是指不同孔徑的孔容積隨孔徑尺寸的變化率。上,一般把這些孔按尺寸大小分為三類:孔徑≤2nm為微孔,孔徑在2-50nm范圍為中孔,孔徑≥50nm為大孔,其中中孔具有zui普遍的意義。

孔徑分布測定方法

用氮吸附法測定中微孔孔徑分布是比較成熟而廣泛采用的方法,它是用氮吸附法測定BET比表面積的一種延伸,都是利用氮氣的等溫吸附特性曲線:在液氮溫度下,氮氣在固體表面的吸附量取決于氮氣的相對壓力(P/P0),P為氮氣分壓,P0為液氮溫度下氮氣的飽和蒸汽壓;當(dāng)P/P0在0.05-0.35范圍內(nèi)時,樣品吸附特性符合BET方程;當(dāng)P/P0≥0.4時,由于產(chǎn)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象,即氮氣開始在顆??紫吨邪l(fā)生凝聚,通過實驗和理論分析,可以測定孔容、孔徑分布。

利用氮吸附法測定孔徑分布,采用的是體積等效代換的原理,即以孔中充滿的液氮量等效為孔的體積。由毛細(xì)凝聚現(xiàn)象可知,在不同的P/P0下,能夠發(fā)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象的孔徑范圍是不一樣的。當(dāng)P/P0值增大時,能發(fā)生凝聚現(xiàn)象的孔半徑也隨之越大,對應(yīng)于一定的P/P0值,存在一臨界孔半徑rk,半徑小于rk的所有孔皆發(fā)生毛細(xì)凝聚,液氮在其中填充,大于rk的孔皆不會發(fā)生毛細(xì)凝聚,液氮不會在其中填充。臨界半徑可由凱爾文方程給出了:rk稱為凱爾文半徑,它*取決于相對壓力P/P0,即在某一P/P0下,開始產(chǎn)生凝聚現(xiàn)象的孔半徑為一確定值,同時可以理解為當(dāng)壓力低于這一值時,半徑大于rk的孔中的凝聚液將氣化并脫附出來。實際過程中,凝聚發(fā)生前在孔內(nèi)表面已吸附上一定厚度的氮吸附層,該層厚也隨P/P0值而變化,因此在計算孔徑分布時需進(jìn)行適當(dāng)?shù)男拚?/p>

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