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大昌洋行(上海)有限公司(大昌華嘉科學(xué)儀器部)

BJH理論用于多孔二氧化硅的介孔分析 (IV型等溫吸附線)

時(shí)間:2022-3-25 閱讀:2670
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采用BJH(Barrett-Joyner-Halenda)理論進(jìn)行介孔分析,基于以下三個(gè)來(lái)自等溫吸附線的假設(shè): 由于介孔(大孔)中存在毛細(xì)冷凝現(xiàn)象,導(dǎo)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(xì)冷凝)。因此,BJH方法是基于吸附質(zhì)為液體狀態(tài)下,使用開(kāi)爾文方程進(jìn)行計(jì)算的(見(jiàn)公式 1)。通常情況下,開(kāi)爾文半徑(rc)是小于實(shí)際孔徑(rp) ,因?yàn)槲绞菑目妆砻婧臀劫|(zhì)間的相互作用開(kāi)始的,緊接著才是吸附層的形成。所以,實(shí)際孔半徑是吸附層的厚度(t)加開(kāi)爾文半徑(rc)之和 (見(jiàn)公式 2)。而且,在N2@77.4 K的吸附等溫線中,當(dāng)相對(duì)壓力P/P0小于0.42 (對(duì)應(yīng)孔半徑小于1.7 nm)時(shí),并不會(huì)發(fā)生毛細(xì)冷凝現(xiàn)象,所以毛細(xì)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(gè)假設(shè)

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(dāng)P/P0超過(guò)0.8時(shí),由于毛細(xì)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(gè)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(kāi)始,而在脫附支線,吸附質(zhì)從孔的最寬處開(kāi)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(biāo)具有物理意義,結(jié)果看起來(lái)很不同(圖 3)??左w積分布對(duì)較大孔徑的影響很大,非常適合用來(lái)評(píng)價(jià)吸附劑和吸附過(guò)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(duì)比反應(yīng)過(guò)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(yīng)用文章4(BET比表面評(píng)價(jià))和應(yīng)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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