两种吸附的不同特征 由于物理吸附的“惰性”,通过物理吸附的行为及吸附量的大小可以确定固体的表面积、孔体积及其孔径分布。 2 . 孔的定义 固体表面由于多种原因总是凹凸不平的,凹坑深度大于凹坑直径就成为孔。有孔的物质叫做多孔体 (porous material) ,没有孔的物质是非孔体 (nonporous material) 。多孔体具有各种各样的孔直径 (pore diameter) 、孔径分布 (pore size distribution) 和孔容积 (pore volume) 。 孔的吸附行为因孔直径而异。 IUPAC 定义的孔大小(孔宽)分为: 微孔( micropore ) < 2nm 中孔( mesopore ) 2 ~ 50nm 大孔( macropore ) 50 ~ 7500nm 巨孔( megapore ) > 7500nm (大气压下水银可进入) 此外,把微粉末填充到孔里面,粒子 ( 粉末 ) 间的空隙也构成孔。虽然在粒径小、填充密度大时形成小孔,但一般都是形成大孔。分子能从外部进入的孔叫做开孔 (open pore) ,分子不能从外部进入的孔叫做闭孔 (closed pore) 。 单位质量的孔容积叫做物质的孔容积或孔隙率 (porosity) 3 . 吸附平衡 固体表面上的气体浓度由于吸附而增加时,称吸附过程( adsorption );反之,当气体在固体表面上的浓度减少时,则为脱附过程( desorption )。 吸附速率与脱附速率相等时,表面上吸附的气体量维持不变,这种状态即为吸附平衡。吸附平衡与压力、温度、吸附剂的性质、吸附质的性质等因素有关。一般而言,物理吸附很快可以达到平衡,而化学吸附则很慢。 吸附平衡有三种:等温吸附平衡、等压吸附平衡和等量吸附平衡。 4 . 等温吸附平衡――吸附等温线 在恒定温度下,对应一定的吸附质压力,固体表面上只能存在一定量的气体吸附。通过测定一系列相对压力下相应的吸附量,可得到吸附等温线。吸附等温线是对吸附现象以及固体的表面与孔进行研究的基本数据,可从中研究表面与孔的性质,计算出比表面积与孔径分布。 吸附等温线有以下六种(图 1 )。前五种已有指定的类型编号,而第六种是近年补充的。吸附等温线的形状直接与孔的大小、多少有关。 Ⅰ 型等温线: Langmuir 等温线 相应于朗格缪单层可逆吸附过程,是窄孔进行吸附,而对于微孔来说,可以说是体积充填的结果。样品的外表面积比孔内表面积小很多,吸附容量受孔体积控制。平台转折点对应吸附剂的小孔完全被凝聚液充满。微孔硅胶、沸石、炭分子筛等,出现这类等温线。 这类等温线在...