3-1多孔材料的结构表征

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1、第三章多孔材料的结构表征表征方法衍射光谱(IR,Raman…)波谱(ESR,NMR…)显微技术(TEM,SEM,AFM,STM…)吸附与脱附等技术(Isotherms)催化反应探针分子等X-射线粉末衍射技术Bragg方程图3-1平面点阵的衍射方向晶系（英文名称）点阵参数d值公式立方(等轴)，Cubica=b=cα=β=γ=90º=正方(四方、四角)，Tetragonala=b≠cα=β=γ=90º=+正交(斜方)，Orthogonal(Orthorhombic、Rhombic)a≠b≠cα=β=

2、γ=90º=++六方(六角)，Hexagonala=b≠cα=β=90ºγ=120º=+三角(菱方、菱形)，Trigonal(Rhombohedral)a=b=cα=β=γ≠90º单斜，Monoclinica≠b≠cα=β=90º≠γ三斜，Triclinica≠b≠c，α≠β≠γ≠90ºXRD技术每一种物相都有特征的XRD谱峰！XRD谱峰库(卡片)表3-3从Ｘ射线粉末衍射谱图能得到的材料的特征测量材料的性质和信息峰位置(2θ角度值)多于的峰系统消光背底峰宽峰强度晶胞尺寸杂质(或指标化错误

3、)对称性是否有无定形存在晶体(域)尺寸、应力/张力、堆垛层错晶体结构XRD粉末技术纯度分析结晶度？是否有杂相？是否发现未知相？测定骨架杂原子因为骨架杂原子的加入可以改变晶胞参数晶体粒度根据Scherrer公式计算平均粒径B(2θ)=0.94λ/(Lcosθ)由于只有晶体大到一定尺寸(至少需要6~8个晶胞)才能观测到衍射峰，因此，衍射方法测量晶粒尺寸有一定的限制，例如，对于八面沸石，其晶胞约为2.45nm，测量的极限尺寸为15~20nm。单晶XRD技术单晶衍射法的优势在于它是得到一个三维的谱

4、图没有不同衍射峰之间的重叠。多晶衍射法是将三维的谱图压缩成一维谱图，造成了许多衍射峰的重叠。原则上，从单晶衍射法分析可以得到所有结构信息，此法是最准确最可靠的测量晶体沸石及分子筛结构的方法。电荷耦合探测器(CCD),晶体可到10微米左右；收集数据的时间仅为6-8小时；偏离因子一般可达到0.05以下。传统的X射线单晶样品体积至少在100微米；时间大约是3-4天。电子衍射电子束的波长短；电子带电荷；电子与原子的相互作用比X射线同原子的相互作用强约1000~10000倍(或更高)，这使得电子衍射特别适

5、用于微晶、表面和薄膜晶体的研究。中子衍射中子衍射是使用热中子(速度约为4000m/s，波长约1.0Å)。中子主要是被原子核所散射，所以中子衍射对测定中轻原子(包括氢原子)的位置特别有用。由于中子束在强度上比X射线弱得多，所以中子衍射需要特大单晶。应用得当，可以得到与单晶X射线衍射法同样准确度的精确结构数据。吸附研究吸附量与吸附相对压力变化的关系研究方法重量法量压法常用的吸附介质氮气、氩气、水、有机物等概念：国际上将物理吸附定义为一个或多个组分在界面上的富集（亦即正吸附或简单吸附）或损耗（亦即负吸

6、附）。被固体样品吸取的气体量正比于样品质量m，也取决于温度T、蒸汽压p和固体的本质。若以n表示每克固体吸附的气体量（mol），则有n＝f（p，T，气体，固体）（1.1）对于固定温度下特定气体吸附在特定固体上，则n=f(p）T，气体，固体（1.2）若吸附温度在气体的临界温度以下，n＝f（p/p0）T，气体，固体（1.3）方程（1.2）（1.3）就是吸附等温线的表达式。吸附等温线吸附等温线(AdsorptionIsotherms)迟滞现象(Hysteresis)图3－9迟滞环分类H1:均匀大小且现状

7、规则的孔；H2：瓶状孔H3:狭缝状孔道，非均孔；H4:狭缝状孔道，均匀孔Langmuir单分子层吸附模型及吸附等温式Langmuir在1916年从动力学模型出发得出了吸附等温式，其基本假设是：1、吸附热与表面覆盖度无关，即吸附分子间无相互作用；2、吸附是单分子层的吸附等温式Langmuir等温式代表I型等温线，对于微孔吸附剂，吸附结果常可以用Langmuir等温式处理，但其吸附机制并不是单分子层吸附。Vm表示单层饱和吸附量BET多分子层吸附模型及吸附等温式以P/[V(P0-P)]对P/P0作图可

8、得直线，由直线的截距与斜率可求Vm，再根据吸附质气体的分子的参数进行计算则可得到吸附剂的比表面积。1938年Brunauer、Emmett、Teller将Langmuir但分子层吸附理论加以发展和推广，提出了多分子层吸附模型，并推导出相应的吸附等温式：孔径分布计算方法随着吸附理论的不断发展，各种计算孔径分布的方法被陆续提了出来，而在物理吸附研究中应用最多的主要有H-K方法确定微孔的孔分布和BJH法确定介孔的孔分布。H-K方法：1983年G.Horvath和K.Kawazoe发展了Everett和