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如何利用气体吸附原理分析比表面?

 发布时间:2017-09-13 点击量:642

如何利用气体吸附原理分析比表面?

固体多孔材料的单位重量的表面积(即比表面积)是重要的物理参数。真实表面包括不规则的

表面和孔的内部表面。它们的面积无法从颗粒大小的信息中计算出来,但却可以通过在原子水平上

吸附某种不活动的或惰性气体来确定。气体的吸附量,不仅仅是暴露表面总量的函数,还是   (i) 温

度,(ii) 气体压力,以及 (iii) 气体和固体之间发生反应强度的函数。因为多数气体和固体之间相互

作用微弱,为使其发生相当的吸附,使其吸附量足以覆盖整个表面,必须将表面充分冷却到气体的

沸点温度。随着气体压力的提高,表面吸附量会以一种非线型方式增加。但是,当气体以一个原子

厚度全部覆盖表面后(单分子层气体),对冷气体的吸附并没有停止!随着相对压力的提高,超量

的气体被吸附从而构成“多分子层”,进而可能进一步液化而填满整个孔道。

为了达到上述目的,首先要把样品进行真空脱气,对样品表面进行清洁;如果用氮气作为分子

探针(尺子),需要随后将样品连同样品管称重后放入液氮中(-273℃),有控制地通入已由压力

传感器计量的氮气,记录样品的吸附量。该过程相当复杂和漫长。在取得不同压力下样品饱和吸附

量的数据后,再通过由样品性质决定的经验公式(模型)计算出所需要的结果。

打一个不完全恰当的比方:要测量一间屋子的面积,但是除了有许多篮球并没有合适的尺子,

而篮球的直径和截面积是已知的。于是,在测量屋子的面积之前,首先要将屋子中放置的家具搬出

去,然后往屋里扔篮球,扔进来的数目是可以控制并计算出来的,等篮球铺满了屋子,我们将篮球

的截面积乘以扔进来的篮球数就能估算出该房间的面积。同理,接着扔篮球,直至这个房间都被篮

球充满直到房顶,我们就能推断出这个房间的空间大小。物理吸附仪就是为了实现这整个过程而设

计的。