多孔材料孔结构表征PPT课件
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3. 孔结构的表征技术
3.2.2第Ⅵ类吸附等温线
介孔材料的吸附行为大
Βιβλιοθήκη Baidu
多对应于第Ⅳ类吸附等温
线：开始主要是单分子吸
附，随后是多层吸附，显
著特征是在中比压区发生
毛细管凝聚现象，吸附等
温线上表现为一个突跃，
并且孔径越大，突跃发生
的压力越高，然后是外表
面吸附。
12
2. 孔结构的表征技术
例子 我们以沸石为例，现有制得的两
MNaX体现出Ⅰ和Ⅳ型结合的特征，在较低的相对压力 (p/p0<0.01)下吸附量随压力的增大迅速上升, 即微孔填 充, 而后吸附量随压力的增加继续缓慢增加, 并当相对压 力达到p/p0≈0.4 时吸附量随压力增加迅速增加,吸附和脱 附过程变得不可逆, 即出现毛细凝聚现象，等温线上出 现明显的滞后环, 表现出典型的介孔材料特征。 16
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3. 孔结构的表征技术
3
1.引言
多孔材料：是一类包含大量孔隙的材 料，这种多孔固体材料主要由形成材料本 身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体 相所组成，介质为气体和液体。
根据孔径尺寸在2nm以下的称为微孔， 2nm-50nm为介孔，而在50nm以上的称为大 孔。
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2.多孔材料性能检测-主要评价指标
一般可用下述参数来表征 多孔材料的特性：
洞来说，其半径r为：
2 cos
r
P
（2）
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3. 孔结构的表征技术
3.2.3压汞仪的测试方法
主要原理：实验时先将多孔试样置于膨
胀计内，在放进冲汞装置中，其真空条件下向膨 胀计冲汞，使汞包住试样。压入多孔体中的汞量 由与试样相连的膨胀计毛细管内汞柱的高度变化 来表示。常用的测定方法为直接用测高仪读出汞 柱的高度差，从而求得体积的累计变化量。
种沸石NaX和MNaX。 采用扫描电镜、X 射线衍射、氮
气吸附/脱附等对样品的结构表征结果
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2. 孔结构的表征技术
图为NaX 和MNaX 的XRD 图谱,与标准 样对比未观察到任 何其它的杂峰, 说 明它们具有沸石固 有的FAU 拓扑结构。 MNaX 的衍射峰表现 出宽化的迹象, 说 明它晶粒小。
汞压相从法力应而所而下压根施公加进力据式的（入下孔压1多，洞力）是的P孔大形用压材 于 状P来力2 料 某 可把差P1 汞是中 半 以2压用汞 径 得入来cro出的rs孔排的中除孔量孔，孔的就因中洞尺可为的的汞液寸以体对体分计于，积布算待而，（测压以出1） 试及材比料表来说面是积不。浸润的，cosθ为负值，所以对于圆柱形孔
多孔材料孔结构表征
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目录
1 引言 2 多孔材料的特性 3 孔结构的表征技术
2
1.引言
多孔材料普遍存在于我们的周围，在 结构、缓冲、减振、隔热、消音、过滤等 方面发挥着重大的作用。高孔率固体刚性 高而密度低，故天然多孔固体往往作为结 构体来使用，如木材和骨骼；而人类对多 孔材料使用，不但有结构的，而且还开发 了许多功能用途。
大孔材料对应于第Ⅱ 类吸附等温线，在低比压 区主要是单分子吸附，但 随后的多层吸附与单分子 吸附之间没有明显界限， 没有发生毛细凝聚现象， 在中等压力下没有突跃。
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3. 孔结构的表征技术
3.2.2第Ⅳ类吸附等温线
第一段：先形成单层吸附，拐点B 指示单分子层饱和吸附量 第二段：开始多层吸附 第三段：毛细凝聚，其中，滞后 环的始点，表示最小毛细孔开始 凝聚；滞后环的终点，表示最大 的孔被凝聚液充满；滞后环以后 出现平台，表示整个体系被凝聚 液充满，吸附量不再增加，这也 意味着体系中的孔是有一定上限 的。
2. 孔结构的表征技术
3.3压汞法 对于大孔材料的孔
结构表征常用压汞法， 压汞测孔法能直接获取 孔结构第一手信息, 孔隙 结构换算时无需大量、 复杂的模型和假定。
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3. 孔结构的表征技术
3.3.1压汞法测试原理
压从汞法公是式通（过测2 量）施可加以不同看压出力，时进当入△多P增孔材大料时中，的汞 的能量进来进入行汞孔的的表孔征的。半它依径据就的减原理小类。似因于L此ap测lac试e公不式同（1）
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3. 孔结构的表征技术
3.2.2第1类吸附等温线
对微孔材料而言，其 吸附行为对应着第1类吸 附等温线。
特征为：在很低的相 对压力开始吸附，相对压 力小于0．3，氮气吸附观 察不到毛细凝聚现象，在 高相对压力区域的吸附行 为与介孔和大孔材料相同。
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3. 孔结构的表征技术
3.2.2第Ⅱ类吸附等温线
①孔径； ②孔径分布； ③孔形态； ④孔通道特性等
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3. 孔结构的表征技术
3.1.显微法 显微法就是采用扫描电子显微
镜或透射电子显微镜对多孔陶瓷进 行直接观察的方法。该法是研究 100nm以上的大孔较为有效的手段 ， 能直接提供全面的孔结构信息。但 显微法观察的视野小，只能得到局 部信息；而透射电子显微镜制样较 困难，孔的成像清晰度不高；显微 法是属于破坏性试验等，这些特点 使它成为其他方法的辅助手段，用 于提供有关孔形状的信息。
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3. 孔结构的表征技术
3.2气体吸附法 气体吸附法是表征多孔材料最重要的方
法之一。通常采用它可以测定多孔材料的比 表面积、孔体积和孔径分布情况，以及进行 表面性质的研究。孔道结构的类型和相关性 质则可以通过吸附特征曲线来表征。
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3. 孔结构的表征技术
3.2.1吸附平衡等温线
为了避免发生化学吸附，常采用化学惰性 气体如N2或Ar为吸附质，恒温条件下，测定不 同比压P／P0(相对压力，P为气体的真实压力， P0为气体在测定温度下的饱和蒸气压)下的气体 吸附量，所得曲线称为吸附平衡等温线。吸附 平衡等温线包括吸附和脱附两部分，材料的孔 结构不同，吸附平衡等温线的形状不同。根据 的分类，气体吸脱附等温线可分为6类，其中4 种类型适合多孔材料。
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2. 孔结构的表征技术
NaX(a)和MNaX(b)沸石的SEM 照片。 NaX 为八面体, 且表面光滑; 而MNaX 呈现为表面粗糙的球体。
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2. 孔结构的表征技术
图5 NaX 和MNaX 的氮气吸附/脱附 等温线NaX在较低的相对压力小于 0.01下吸附量随压力的增大迅速上 升, 达到一定相对压力后吸附接近 饱和,之后随着压力的增加吸附量 不再出现明显变化, 属于Ⅰ型等温 线, 表明其为微孔沸石。
3. 孔结构的表征技术
3.2.2第Ⅵ类吸附等温线
介孔材料的吸附行为大
Βιβλιοθήκη Baidu
多对应于第Ⅳ类吸附等温
线：开始主要是单分子吸
附，随后是多层吸附，显
著特征是在中比压区发生
毛细管凝聚现象，吸附等
温线上表现为一个突跃，
并且孔径越大，突跃发生
的压力越高，然后是外表
面吸附。
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2. 孔结构的表征技术
例子 我们以沸石为例，现有制得的两
MNaX体现出Ⅰ和Ⅳ型结合的特征，在较低的相对压力 (p/p0<0.01)下吸附量随压力的增大迅速上升, 即微孔填 充, 而后吸附量随压力的增加继续缓慢增加, 并当相对压 力达到p/p0≈0.4 时吸附量随压力增加迅速增加,吸附和脱 附过程变得不可逆, 即出现毛细凝聚现象，等温线上出 现明显的滞后环, 表现出典型的介孔材料特征。 16
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3. 孔结构的表征技术
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1.引言
多孔材料：是一类包含大量孔隙的材 料，这种多孔固体材料主要由形成材料本 身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体 相所组成，介质为气体和液体。
根据孔径尺寸在2nm以下的称为微孔， 2nm-50nm为介孔，而在50nm以上的称为大 孔。
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2.多孔材料性能检测-主要评价指标
一般可用下述参数来表征 多孔材料的特性：
洞来说，其半径r为：
2 cos
r
P
（2）
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3. 孔结构的表征技术
3.2.3压汞仪的测试方法
主要原理：实验时先将多孔试样置于膨
胀计内，在放进冲汞装置中，其真空条件下向膨 胀计冲汞，使汞包住试样。压入多孔体中的汞量 由与试样相连的膨胀计毛细管内汞柱的高度变化 来表示。常用的测定方法为直接用测高仪读出汞 柱的高度差，从而求得体积的累计变化量。
种沸石NaX和MNaX。 采用扫描电镜、X 射线衍射、氮
气吸附/脱附等对样品的结构表征结果
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2. 孔结构的表征技术
图为NaX 和MNaX 的XRD 图谱,与标准 样对比未观察到任 何其它的杂峰, 说 明它们具有沸石固 有的FAU 拓扑结构。 MNaX 的衍射峰表现 出宽化的迹象, 说 明它晶粒小。
汞压相从法力应而所而下压根施公加进力据式的（入下孔压1多，洞力）是的P孔大形用压材 于 状P来力2 料 某 可把差P1 汞是中 半 以2压用汞 径 得入来cro出的rs孔排的中除孔量孔，孔的就因中洞尺可为的的汞液寸以体对体分计于，积布算待而，（测压以出1） 试及材比料表来说面是积不。浸润的，cosθ为负值，所以对于圆柱形孔
多孔材料孔结构表征
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目录
1 引言 2 多孔材料的特性 3 孔结构的表征技术
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1.引言
多孔材料普遍存在于我们的周围，在 结构、缓冲、减振、隔热、消音、过滤等 方面发挥着重大的作用。高孔率固体刚性 高而密度低，故天然多孔固体往往作为结 构体来使用，如木材和骨骼；而人类对多 孔材料使用，不但有结构的，而且还开发 了许多功能用途。
大孔材料对应于第Ⅱ 类吸附等温线，在低比压 区主要是单分子吸附，但 随后的多层吸附与单分子 吸附之间没有明显界限， 没有发生毛细凝聚现象， 在中等压力下没有突跃。
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3. 孔结构的表征技术
3.2.2第Ⅳ类吸附等温线
第一段：先形成单层吸附，拐点B 指示单分子层饱和吸附量 第二段：开始多层吸附 第三段：毛细凝聚，其中，滞后 环的始点，表示最小毛细孔开始 凝聚；滞后环的终点，表示最大 的孔被凝聚液充满；滞后环以后 出现平台，表示整个体系被凝聚 液充满，吸附量不再增加，这也 意味着体系中的孔是有一定上限 的。
2. 孔结构的表征技术
3.3压汞法 对于大孔材料的孔
结构表征常用压汞法， 压汞测孔法能直接获取 孔结构第一手信息, 孔隙 结构换算时无需大量、 复杂的模型和假定。
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3. 孔结构的表征技术
3.3.1压汞法测试原理
压从汞法公是式通（过测2 量）施可加以不同看压出力，时进当入△多P增孔材大料时中，的汞 的能量进来进入行汞孔的的表孔征的。半它依径据就的减原理小类。似因于L此ap测lac试e公不式同（1）
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3. 孔结构的表征技术
3.2.2第1类吸附等温线
对微孔材料而言，其 吸附行为对应着第1类吸 附等温线。
特征为：在很低的相 对压力开始吸附，相对压 力小于0．3，氮气吸附观 察不到毛细凝聚现象，在 高相对压力区域的吸附行 为与介孔和大孔材料相同。
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3. 孔结构的表征技术
3.2.2第Ⅱ类吸附等温线
①孔径； ②孔径分布； ③孔形态； ④孔通道特性等
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3. 孔结构的表征技术
3.1.显微法 显微法就是采用扫描电子显微
镜或透射电子显微镜对多孔陶瓷进 行直接观察的方法。该法是研究 100nm以上的大孔较为有效的手段 ， 能直接提供全面的孔结构信息。但 显微法观察的视野小，只能得到局 部信息；而透射电子显微镜制样较 困难，孔的成像清晰度不高；显微 法是属于破坏性试验等，这些特点 使它成为其他方法的辅助手段，用 于提供有关孔形状的信息。
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3. 孔结构的表征技术
3.2气体吸附法 气体吸附法是表征多孔材料最重要的方
法之一。通常采用它可以测定多孔材料的比 表面积、孔体积和孔径分布情况，以及进行 表面性质的研究。孔道结构的类型和相关性 质则可以通过吸附特征曲线来表征。
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3. 孔结构的表征技术
3.2.1吸附平衡等温线
为了避免发生化学吸附，常采用化学惰性 气体如N2或Ar为吸附质，恒温条件下，测定不 同比压P／P0(相对压力，P为气体的真实压力， P0为气体在测定温度下的饱和蒸气压)下的气体 吸附量，所得曲线称为吸附平衡等温线。吸附 平衡等温线包括吸附和脱附两部分，材料的孔 结构不同，吸附平衡等温线的形状不同。根据 的分类，气体吸脱附等温线可分为6类，其中4 种类型适合多孔材料。
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2. 孔结构的表征技术
NaX(a)和MNaX(b)沸石的SEM 照片。 NaX 为八面体, 且表面光滑; 而MNaX 呈现为表面粗糙的球体。
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2. 孔结构的表征技术
图5 NaX 和MNaX 的氮气吸附/脱附 等温线NaX在较低的相对压力小于 0.01下吸附量随压力的增大迅速上 升, 达到一定相对压力后吸附接近 饱和,之后随着压力的增加吸附量 不再出现明显变化, 属于Ⅰ型等温 线, 表明其为微孔沸石。