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如何利用氣體吸附原理分析比表面?

 更新時間:2017-09-13 點擊量:1670

如何利用氣體吸附原理分析比表面?

固體多孔材料的單位重量的表面積(即比表面積)是重要的物理參數(shù)。真實表面包括不規(guī)則的

表面和孔的內(nèi)部表面。它們的面積無法從顆粒大小的信息中計算出來,但卻可以通過在原子水平上

吸附某種不活動的或惰性氣體來確定。氣體的吸附量,不僅僅是暴露表面總量的函數(shù),還是   (i) 溫

度,(ii) 氣體壓力,以及 (iii) 氣體和固體之間發(fā)生反應(yīng)強(qiáng)度的函數(shù)。因為多數(shù)氣體和固體之間相互

作用微弱,為使其發(fā)生相當(dāng)?shù)奈?,使其吸附量足以覆蓋整個表面,必須將表面充分冷卻到氣體的

沸點溫度。隨著氣體壓力的提高,表面吸附量會以一種非線型方式增加。但是,當(dāng)氣體以一個原子

厚度全部覆蓋表面后(單分子層氣體),對冷氣體的吸附并沒有停止!隨著相對壓力的提高,超量

的氣體被吸附從而構(gòu)成“多分子層”,進(jìn)而可能進(jìn)一步液化而填滿整個孔道。

為了達(dá)到上述目的,首先要把樣品進(jìn)行真空脫氣,對樣品表面進(jìn)行清潔;如果用氮氣作為分子

探針(尺子),需要隨后將樣品連同樣品管稱重后放入液氮中(-273℃),有控制地通入已由壓力

傳感器計量的氮氣,記錄樣品的吸附量。該過程相當(dāng)復(fù)雜和漫長。在取得不同壓力下樣品飽和吸附

量的數(shù)據(jù)后,再通過由樣品性質(zhì)決定的經(jīng)驗公式(模型)計算出所需要的結(jié)果。

打一個不*恰當(dāng)?shù)谋确剑阂獪y量一間屋子的面積,但是除了有許多籃球并沒有合適的尺子,

而籃球的直徑和截面積是已知的。于是,在測量屋子的面積之前,首先要將屋子中放置的家具搬出

去,然后往屋里扔籃球,扔進(jìn)來的數(shù)目是可以控制并計算出來的,等籃球鋪滿了屋子,我們將籃球

的截面積乘以扔進(jìn)來的籃球數(shù)就能估算出該房間的面積。同理,接著扔籃球,直至這個房間都被籃

球充滿直到房頂,我們就能推斷出這個房間的空間大小。物理吸附儀就是為了實現(xiàn)這整個過程而設(shè)

計的。

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