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孔径分布的测量方法有哪些?
点击次数:516 发布时间:2021-04-27
  孔径分布(poresizedistribution)是指材料中存在的各级孔径按数量或体积计算的百分率。一般测试样品的孔径分布,所使用的方法就是静态容量法和压汞法。其原理是通过测试的分压和对应的各级孔的吸附量,来表征材料孔径的分布。
  许多超细粉体材料的表面是不光滑的,甚至专门设计成多孔的,而且孔的尺寸大小、形状、数量与它的某些性质有密切的关系,例如催化剂与吸附剂。因此,测定粉体材料表面的孔容、孔径分布具有重要的意义,所谓孔容、孔径分布是指不同孔径的孔容积随孔径尺寸的变化率。国际上,一般把这些孔按尺寸大小分为三类:孔径≤2nm为微孔,孔径在2-50nm范围为介孔,孔径≥50nm为大孔。
  用氮吸附法测定中微孔孔径分布是比较成熟而广泛采用的方法,它是用氮吸附法测定BET比表面积的一种延伸,都是利用氮气的等温吸附特性曲线:在液氮温度下,氮气在固体表面的吸附量取决于氮气的相对压力(P/P0),P为氮气分压,P0为液氮温度下氮气的饱和蒸汽压;当P/P0在0.05-0.35范围内时,样品吸附特性符合BET方程;当P/P0≥0.4时,由于产生毛细凝聚现象,即氮气开始在颗粒孔隙中发生凝聚,通过实验和理论分析,可以测定孔容、孔径分布。
  利用氮吸附法测定孔径分布,采用的是体积等效代换的原理,即以孔中充满的液氮量等效为孔的体积。由毛细凝聚现象可知,在不同的P/P0下,能够发生毛细凝聚现象的孔径范围是不一样的。当P/P0值增大时,能发生凝聚现象的孔半径也随之越大,对应于一定的P/P0值,存在一临界孔半径rk,半径小于rk的所有孔皆发生毛细凝聚,液氮在其中填充,大于rk的孔皆不会发生毛细凝聚,液氮不会在其中填充。临界半径可由凯尔文方程给出了:
  rk称为凯尔文半径,它完全取决于相对压力P/P0,即在某一P/P0下,开始产生凝聚现象的孔半径为一确定值,同时可以理解为当压力低于这一值时,半径大于rk的孔中的凝聚液将气化并脱附出来。实际过程中,凝聚发生前在孔内表面已吸附上一定厚度的氮吸附层,该层厚也随P/P0值而变化,因此在计算孔径分布时需进行适当的修正。
  分析孔径的分布,一般是分开来分析,也就是,各个阶段的孔的分析模型不一样,微孔一般是HK,SF,T-plot.介孔的一般是BJH。大孔的一般是通过压汞法来测试。如果要想分析全孔的孔径分布。可以利用NLDFT模型来分析。
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