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吸脱附曲线分类(2)

更新时间:2022-03-06     点击次数:1213


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物理吸附呈现的数据结果,是我们在软件看到的吸脱附等温线。在文献或资料中,我们经常会看到不同的曲线类型。本文主要对不同的曲线类型进行梳理,并在文末介绍如何针对自己做的数据曲线进行分类描述。本文承接前文(吸脱附曲线分类 (1))前三类曲线介绍后几类曲线。

曲线类型


1985年,IUPAC建议物理吸附等温线分为六种类型。经过30年的发展,各种新的特征类型等温线已经出现,并证明了与其密切相关的特定孔结构。2015年,IUPAC更新了原有的分类,主要对I类、IV类吸附等温线增加了亚分类。两版曲线物理吸附等温线分类如下:


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1985版曲线类型

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IV 类等温线


IV型等温线是来自介孔类吸附剂材料(例如,许多氧化物胶体,工业吸附剂和介孔分子筛)。介孔的吸附特性是由吸附剂-吸附质的相互作用,以及在凝聚状态下分子之间的相互作用决定的。在介孔中,介孔壁上最初发生的单层-多层吸附与II型等温线的相应部分路径相同,但是随后在孔道中发生了凝聚。孔凝聚指一种气体在压力P小于其液体的饱和压力P0时,在一个孔道中冷凝成类似液相。一个典型的IV型等温线特征是形成最终吸附饱和的平台,但其平台长度是可长可短(有时短到只有拐点)。

IV(a)型等温线的特点是在毛细管凝聚后伴随回滞环。当孔宽超过一定的临界宽度,开始发生回滞。孔宽取决于吸附系统和温度,例如,在筒形孔中的氮气/77K和氩气/87K吸附,临界孔宽大于4nm。

  具有较小宽度的介孔吸附材料符合IV(b)型等温线,脱附曲线*可逆。原则上,在锥形端封闭的圆锥孔和圆柱孔(盲孔)也具有IV(b)型等温线。


V 类等温线

在P/P0较低时,V型等温线形状与III型非常相似,这是由于吸附材料-吸附气体之间的相互作用相对较弱。在更高的相对压力下,存在一个拐点,这表明成簇的分子填充了孔道。例如,具有疏水表面的微/介孔材料的水吸附行为呈V型等温线。

VI 类等温线

VI型等温线以其台阶状的可逆吸附过程而著称。这些台阶来自在高度均匀的无孔表面的依次多层吸附,即材料的一层吸附结束后再吸附下一层。台阶高度表示各吸附层的容量,而台阶的锐度取决于系统和温度。在液氮温度下的氮气吸附,无法获得这种等温线的完整形式。VI型等温线中好的例子是石墨化炭黑在低温下的氩吸附或氪吸附。

补充:

  1. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) 国际纯粹与应用化学联合会,又译国际理论(化学)与应用化学联合会,是一个致力于促进化学相关的非政府组织,也是各国化学会的一个联合组织。以*的化学命名著称。IUPAC 也是国际科学理事会的会员之一。

  2. 孔宽:孔直径(对筒形孔)或两个相对孔壁间的距离(对裂隙孔)。

  3. 在真正测试结果中,大部分情况下我们遇到的实际测试样品曲线和上述六类曲线很难*匹配,这时不必担心,我们只需针对自己的实际曲线和上面的曲线进行对比参照,实际曲线有时不止是其中一类曲线,有时是两个或者几个曲线类型的结合,我们分析时如实描述即可。









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