比表面积及孔径分析简介.ppt

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1、培训人：张曼培训日期：2017-04-26目录比表面积和孔径的定义吸附理论孔容和孔径分析计算比表面积的计算比表面积S（specificsurfacearea）：单位质量的粉体所具有的表面积总和。分外表面积、内表面积两类。1.1比表面积的定义公式：S=A/W国标单位：㎡/g理想的非孔性物料只具有外表面积，如硅酸盐水泥、一些粘土矿物粉粒等；有孔和多孔物料具有外表面积和内表面积，如石棉纤维、岩（矿）棉、硅藻土等。不同固体物质比表面积差别很大， 通常用作吸附剂、脱水剂和催化剂的固体物质比表面积较大。比如氧化铝比表面通常

2、在100－400㎡/g，分子筛300-2000㎡/g，活性碳可达1000㎡/g以上。把边长为1cm的立方体逐渐分割成小立方体的情况：边长l/m立方体数比表面S/（m2/g）1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×109从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分割成10-9m的小立方体时，比表面增长了1000万倍。可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热

3、点。比表面积测定在行业中的应用化工行业催化剂比表面积和孔径是衡量催化剂性能好坏的重要指标建筑行业水泥水泥的粘结性能（水化速率、早期强度等）与比表面积密切相关电池行业储能型电池储能材料的比表面积影响电池的性能橡胶行业白炭黑比表面积衡量炭黑补强剂性能的好坏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。不同的孔（微孔、介孔和大孔）可视作固体内的孔、通道或空腔，或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙）。分子能从外部进入的孔叫做开孔(openpore)，分子不能从外部进入的孔

4、叫做闭孔(closedpore)1.2孔的定义----ISO159011.3孔的类型（示意图）交联孔(开孔)闭孔盲孔(开孔)通孔(开孔)一些多孔材料的孔结构照片1.4孔形的分类筒形孔空隙或裂缝锥形孔裂隙孔球形孔(墨水瓶孔)氧化物接近于筒形孔，活性炭则是典型的裂隙孔，而墨水瓶孔多存在于沸石分子筛中。真实的孔道是不规则的，为了计算方便，我们都把它假设成规则的孔道，包括：IUPAC定义的孔大小分为：微孔（micropore）<2nm中孔（mesopore）2～50nm大孔（macropore）>50nm微孔中孔（介

5、孔）大孔1.5孔径的分类(IUPACStandard)目录比表面积和孔径的定义吸附理论孔容和孔径分析计算比表面积的计算2.1吸附现象:吸附作用指的是一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面上的过程-----物质在界面上变浓的过程。界面上的分子与相里面的分子所受的作用力不同而引起的。气－固接触面来说，由于固体表面分子受力不均衡，就产生一个剩余力场，这样就对气体分子产生吸附作用。吸附剂（adsorbent）:具有吸附能力的固体物质.吸附质（adsorptive）:被吸附剂所吸附的物质,(如氮气).吸附过程（adso

6、rption）:固体表面上的气体浓度由于吸附而增加的过程。脱附过程（desorption）:气体在固体表面上的浓度减少的过程。2.2吸附的相关概念吸附平衡（adsorptionequilibrium）: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。吸附量（amountadsorbate）:给定压力P下的吸附气体摩尔数。单层吸附量（monolayeramount）:在吸附剂表面形成单分子层的吸附质摩尔数单层吸附容量（monolayercapacity）:单层吸附量的等效标准状态气体体积平衡吸附压力（equ

7、ilibriumadsorptionpressure）:吸附物质与吸附质的平衡压力。相对压力（relativepressure）:平衡压力P与饱和蒸气压P0的比值。吸附等温线（adsorptionisotherm）:恒定温度下，气体吸附量与气体平衡压力之间的关系曲线。化学吸附：被吸附的气体分子与固体之间以化学键结合，并对它们的性质有一定影响的强吸附。物理吸附：被吸附的气体分子与固体之间以较弱的范德华力结合，而不影响它们各自特性的吸附。2.3化学吸附和物理吸附气体吸附过程的静态描述吸附量表示方法在一定条件下，用单

8、位重量的固体吸附剂所吸附的吸附质的体积或物质的量来表示。（一般换算成标准状态STP）吸附现象描述在测定吸附量过程中发现，吸附剂吸附一种气体吸附质时，其吸附量（α）α=f(T,p)(1-1)T=常数α=f(p)称吸附等温线(1-2)p=常数α=f(T)称吸附等压线(1-3)α=常数p=f(T)称吸附等量线(1-4)吸附等温线形式假设温度控制在气体临界温度下，α=f(p/p0)(1-5)式