BET吸附 脱附曲线分析及含义
BET
★★注意★★我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET (Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X 轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。
那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH 方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型,H1滞后环。
N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET(Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。
那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)此等温线属IUPAC 分类中的IV型,H1滞后环。
BET吸附-脱附曲线分析及含义
气体吸附等温线通常分为六种,其中五种(I-V)是由国际理论与应用化学会(IUPAC)所定义的。
I型等温线表示在低的相对压力(平衡蒸汽压与饱和蒸汽压的比值)时,材料具有很强的吸附能力进而达到平衡。
I型等温线通常被认为是在微孔或者单层吸附的标志,由于强的吸附作用。
(这可能也有化学吸附的作用,涉及到在吸附质与吸附剂表面的化学键作用,这里我们不讨论化学吸附)值得注意的是,孔的大小是根据他们的直径(或宽度)来进行分类的:微孔(小于2nm),中孔(2-50nm),大孔(大于50nm)。
鉴于大多数多孔固体是使用非极性气体(N2 Ar)进行吸附研究的,所以不太可能出现化学吸附作用。
因此,对于I型等温线的经典解释是材料具有微孔。
然而,I型等温线也有可能是具有孔径尺寸非常接近微孔的介孔材料。
尤其是N2在77K或者Ar在77K和87K圆柱孔情况下,I型等温线将在较低的相对压力(大约0.1作用)下达到平衡对于材料是微孔,从最近的一些报道结果得出的。
因此,当I型等温线没有在相对压力0.1处达到平衡,该材料有可能存在大量的中孔或者就是单独的中孔。
然而,这种I型分布有可能在某种程度上介孔孔径分布范围变宽。
这是因为分布高度均匀圆柱孔的材料可能展示出在相对压力低于0.1或者更小时,可以在吸附等温线被识别(因此,这些等温线可以被分类成IV型等温线,下面我们会讨论)。
尽管,接近饱和蒸汽压的多层可能会十分不连续,但大孔材料大多是通过随着相对压力增加时,吸附量逐渐地增加的方式进行多层吸附。
这种不受限制的多层形成过产生了II型和III型等温线。
在这种情况下,吸附-脱附曲线重合;也就是说,没有发生滞后现象。
这主要取决于所测试的材料的性质,II型等温线是单层形成的明显特征,否则是在整个压力范围内都是凸起的III型等温线。
后者的行为可以观察到在吸附分子与吸附剂表面和被吸附物作比较时,吸附分子之间的作用是强相互作用。
在介孔材料多层吸附过程中,常常伴随有毛细管冷凝现象发生(IV和V型等温线)。
bet比表面积和氮气吸附脱附
bet比表面积和氮气吸附脱附【知识】bet比表面积和氮气吸附脱附序言在材料科学和化学领域,表面积是一个重要的物性参数,它描述了固体材料与周围环境之间的接触面积。
为了量化固体材料的表面积,科学家们发展了一系列测量方法。
而在这些方法中,bet比表面积和氮气吸附脱附技术已经被广泛应用并深入研究。
本文将深入探讨bet比表面积和氮气吸附脱附的原理、应用以及其在材料科学中的意义。
一、bet比表面积的原理和测量1.1 bet比表面积的定义bet比表面积是根据贝特等温吸附方程(BET equation)来计算的,该方程基于气体在材料表面吸附的模型。
表面积越大,则吸附分子与材料表面的接触面积越大,从而导致更多的分子被吸附。
1.2 bet比表面积的测量方法目前,常用的测量bet比表面积的方法有气相吸附法和液相吸附法。
其中,气相吸附法使用的是氮气吸附脱附技术,而液相吸附法则常用吸附剂为甲苯等有机物。
二、氮气吸附脱附技术的原理和应用2.1 氮气吸附脱附技术的原理氮气吸附脱附技术是测量bet比表面积的常用方法之一。
它基于氮气在材料表面吸附和脱附的过程来获得材料的比表面积。
其中,氮气吸附的等温线通常遵循亚单分子层吸附模型,而脱附曲线则用于计算bet 比表面积。
2.2 氮气吸附脱附技术的应用氮气吸附脱附技术在材料科学中有着广泛的应用。
它可以用来表征催化剂、吸附剂、孔隙材料等材料的表面性质。
通过测量bet比表面积,可以评估材料的孔隙结构、孔隙分布以及吸附性能,从而优化材料的设计和合成。
三、bet比表面积和氮气吸附脱附在材料科学中的意义3.1 表征材料的孔隙结构bet比表面积的测量结果可以提供材料的孔隙结构信息,如孔径分布、孔隙体积等。
这些信息对于理解和控制材料的吸附、传质等过程具有重要意义。
3.2 优化材料的设计和性能通过评估材料的bet比表面积,科学家们可以优化材料的设计和性能。
在催化剂领域,高bet比表面积的材料通常具有更高的活性和选择性。
氮气吸脱附曲线与孔径分布
氮气吸脱附曲线与孔径分布氮气吸脱附曲线是用来表示在不同的温度下,在吸附剂表面吸附的氮气分子数量的变化情况的图表。
这种图表常用来研究吸附剂的性质和行为。
孔径分布指的是吸附剂中孔的大小和数量的分布情况。
吸附剂中的孔大小和数量会影响吸附剂的吸附性能,因此孔径分布也是研究吸附剂性质和行为的重要因素。
通常,氮气吸脱附曲线和孔径分布是通过物理分析技术测量得到的,例如气相色谱法(Gas Chromatography)或者比表面积分析法(BET方法)。
这些技术可以帮助我们了解吸附剂的性质和行为,并且有助于我们选择最合适的吸附剂来解决特定的问题。
在氮气吸脱附曲线图中,横坐标通常是温度,纵坐标是吸附的氮气分子数量。
在低温时,吸附剂表面的氮气分子数量通常很少,随着温度的升高,吸附的氮气分子数量也会增加。
当温度继续升高,吸附的氮气分子数量会达到最大值,这个值称为吸附平衡值。
在这个温度之后,随着温度的升高,吸附的氮气分子数量会开始减少,直到温度再次升高到一定值时,氮气分子会从吸附剂中脱附。
孔径分布描述的是吸附剂中孔的大小和数量的分布情况。
通常,我们会使用比表面积分析法(BET方法)来测量吸附剂的孔径分布。
在这种方法中,吸附剂被放在真空中,然后以一定的压力向吸附剂中注入氮气。
随着氮气流量的增加,吸附剂表面的氮气分子数量也会增加。
通过测量吸附剂表面吸附的氮气分子数量和注入的氮气流量之间的关系,我们就可以计算出吸附剂的孔径分布。
通过研究氮气吸脱附曲线和孔径分布,我们可以了解吸附剂的性质和行为,并且可以根据这些信息选择最合适的吸附剂来解决特定的问题。
例如,在气体分离过程中,我们可以根据氮气吸脱附曲线选择最适合的吸附剂来吸附某种特定的气体。
在水处理过程中,我们可以根据孔径分布选择最适合的吸附剂来吸附某种特定的污染物。
需要注意的是,氮气吸脱附曲线和孔径分布并不是吸附剂的唯一性质,还有许多其他的因素也会影响吸附剂的性质和行为,例如吸附剂的表面结构、表面电荷、表面比表面积等。
N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET(Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。
那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型,H1滞后环。
BET分析-学习
I 型等温线在较低的相对压力下吸附量迅速上升,达到一定相对压力后吸附出现饱和值,似于Langmuir 型吸附等温线。
只有在非孔性或者大孔吸附剂上,该饱和值相当于在吸附剂表面上形成单分子层吸附,但这种情况很少见大多数情况下,I 型等温线往往反映的是微孔吸附剂(分子筛、微孔活性炭)上的微孔填充现象,饱和吸附值等于微孔的填充体积。
可逆的化学吸附也应该是这种吸附等温线。
II 型等温线反映非孔性或者大孔吸附剂上典型的物理吸附过程,这是BET 公式最常说明的对象。
等温线拐点通常出现于单层吸附附近。
随相对压力增加,多层吸附逐步形成,达到饱和蒸汽压时,吸附层无穷多,导致试验难以测定准确的极限平衡吸附值。
III 型等温线十分少见。
吸附气体量随组分分压增加而上升。
曲线下凹是因为吸附质分子间的相互作用比吸附质与吸附剂之间的强,第一层的吸附热比吸附质的液化热小,以致吸附初期吸附质较难于吸附。
随吸附过程的进行,吸附出现自加速现象,吸附层数不受限制。
BET 公式C 值小于2 时,可以描述III 型等温线。
IV 型等温线与II 型等温线类似,但曲线后一段再次凸起,且中间段可能出现吸附回滞环,其对应的是多孔吸附剂出现毛细凝聚的体系。
在中等相对压力下,由于毛细凝聚的发生IV 型等温线较II 型等温线上升得更快。
中孔毛细凝聚填满后,如果吸附剂还有大孔径的孔或者吸附质分子相互作用强,可能继续吸附形成多分子层,吸附等温线继续上升。
V 型等温线与III 型等温线类似,但达到饱和蒸汽压时吸附层数有限,吸附量趋于一极限值。
由于发生毛细凝聚,在中等的相对压力等温线上升较快,并伴有回滞环。
在多孔性吸附剂中,若能在吸附初期形成凹液面,根据Kelvin 公式,在小于饱和蒸汽压时,凹液面上已达饱和而发生蒸汽的凝结.发生这种蒸汽凝结的作用总是从小孔向大孔,随着气体压力的增加,发生气体凝结的毛细孔越来越大脱附时,由于发生毛细凝聚后的液面曲率半径总是小于毛细凝聚前,故在相同吸附量时脱附压力总小于吸附压力。
bet吸附曲线绘制
bet吸附曲线绘制
BET吸附曲线是指在气相吸附试验中,通过测定不同压力下
吸附剂(如活性炭、分子筛等)吸附气体的量,绘制出的曲线。
这种曲线常用于研究吸附剂的孔隙结构与表面特性。
要绘制BET吸附曲线,可以按照以下步骤进行:
1. 准备好吸附剂样品,并将样品充分处理以去除可能存在的杂质。
2. 使用吸附仪器(如比表面积分析仪、吸附仪等),通过控制不同压力下气体的吸附量,记录吸附剂样品的等温吸附量。
3. 根据测量所得的吸附量数据和对应的压力数据,计算吸附剂的吸附量/单位质量(通常以吸附量与压力之比表示)。
4. 将计算得到的吸附量/单位质量绘制成曲线图,其中横坐标
为压力或其对数值,纵坐标为吸附量/单位质量。
5. 根据绘制的曲线,可以通过线性拟合来确定BET吸附等温
线段的斜率,从而计算得到吸附剂的比表面积(BET表面积)。
请注意,以上仅是绘制BET吸附曲线的一般步骤,实际操作
中可能还需要根据样品和仪器的具体要求进行一些适当的调整。
此外,在数据处理和绘图时,还可以考虑使用专业的数据分析软件或绘图工具以获得更准确和美观的结果。
N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布得若干说明我们拿到得数据,只有吸脱附曲线就是真实得,比表面积、孔径分布、孔容之类得都就是带有主观人为色彩得数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做得不就是BET,就是氮气等温吸脱附曲线,BET(Brunauer—Emmet-Teller)只就是对N2-Sorptionisotherm中p/p0=0。
05~0.35之间得一小段用传说中得BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
ﻫ◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种就是BDDT(Brunauer—Deming-Deming—Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状得第六类为Sing增加、每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0—0。
1)、中压(0.3-0。
8)、高压(0、90—1。
0)三段。
那么吸附曲线在:ﻫ低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)、中压端多为氮气在材料孔道内得冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生得孔,有序或梯度得介孔范围内孔道。
BJH方法就就是基于这一段得出得孔径数据;ﻫ高压段可粗略地瞧出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到得总孔容通常就是取相对压力为0。
99左右时氮气吸附量得冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0。
162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0。
354nmﻫ※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0、001547mLﻫ例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0、001547=400/654=约0、61mL※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4。
(完整版)N2吸脱附曲线说明
(完整版)N2吸脱附曲线说明关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET (Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-T eller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。
那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(?型,??型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈?型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如?型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL ※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型,H1滞后环。
氮气等温吸脱附曲线
氮气等温吸脱附曲线1.引言氮气等温吸脱附曲线是一种重要的吸附现象,对于研究材料的表面性质和吸附性能具有重要意义。
本文旨在探讨氮气等温吸脱附曲线的实验方法、样品制备、实验条件、数据采集与分析、结果与讨论,以及表面吸附机理等方面。
2.实验方法氮气等温吸脱附曲线的测量通常采用物理吸附分析法,如Brunauer-Emmett-Teller(BET)法。
BET 法是一种通过测量不同相对压力下样品的吸附量,计算出样品的比表面积和孔径分布的方法。
本实验也将采用BET 法进行测量。
在实验过程中,将样品置于氮气气氛中,并控制温度保持恒定。
然后通过改变氮气的相对压力,测量样品的吸附量。
通过重复实验,可以得到不同相对压力下的吸附量数据。
3.样品制备为了得到准确的氮气等温吸脱附曲线,样品的制备非常重要。
本实验采用溶胶凝胶法(sol-gel)制备样品。
溶胶凝胶法是一种常用于制备无机材料的方法,具有制备条件温和、纯度高、结晶性好等优点。
具体制备过程如下:(1)配置溶胶:将硝酸盐、醇和水的混合物在搅拌条件下加热至一定温度,形成溶胶;(2)凝胶化:将溶胶在恒温条件下静置一段时间,使溶胶中的溶剂蒸发,溶胶逐渐转化为凝胶;(3)干燥:将凝胶置于高温下进行干燥,排除水分和其他挥发性组分;(4)烧结:将干燥后的样品在高温下进行烧结,得到目标材料。
4.实验条件本实验中,实验温度设置为300K、350K和400K,每个温度下分别进行至少三次实验以确保结果的准确性。
此外,还需要保证实验过程中样品所处的环境为氮气气氛。
5.数据采集与分析实验过程中,通过记录不同相对压力下的氮气吸附量,可以绘制出氮气等温吸脱附曲线。
利用BET方程可以计算出样品的比表面积和孔径分布。
通过对这些数据的分析,可以深入了解样品的表面性质和吸附性能。
6.结果与讨论(1)氮气等温吸脱附曲线:实验结果将给出不同温度下的氮气等温吸脱附曲线。
通过对比不同温度下的曲线,可以观察到温度对样品吸附性能的影响。
吸附脱附曲线分析
吸附等温线- 概述吸附等温曲线是指在一定温度下溶质分子在两相界面上进行的吸附过程达到平衡时它们在两相中浓度之间的关系曲线。
在一定温度下,分离物质在液相和固相中的浓度关系可用吸附方程式来表示〔1〕。
作为吸附现象方面的特性有吸附量、吸附强度、吸附状态等,而宏观地总括这些特性的是吸附等温线〔2〕。
吸附等温曲线用途广泛,在许多行业都有应用。
在地质科学方面,可以用于基于吸附等温线的表面分形研究及其地球科学应用〔3〕;在煤炭方面,煤对混合气体中CH4和CO2的吸附呈现出不同的吸附特点;煤对CO2优先吸附,并且随着压力的升高,煤对CO2选择性吸附…吸附等温线- 吸附等温线平衡在恒定温度下,对应一定的吸附质压力,固体表面上只能存在一定量的气体吸附。
通过测定一系列相对压力下相应的吸附量,可得到吸附等温线。
吸附等温线是对吸附现象以及固体的表面与孔进行研究的基本数据,可从中研究表面与孔的性质,计算出比表面积与孔径分布。
吸附等温线有以下六种(图 1)。
前五种已有指定的类型编号,而第六种是近年补充的。
吸附等温线的形状直接与孔的大小、多少有关。
Ⅰ型等温线:Langmuir 等温线相应于朗格缪单层可逆吸附过程,是窄孔进行吸附,而对于微孔来说,可以说是体积充填的结果。
样品的外表面积比孔内表面积小很多,吸附容量受孔体积控制。
平台转折点对应吸附剂的小孔完全被凝聚液充满。
微孔硅胶、沸石、炭分子筛等,出现这类等温线。
这类等温线在接近饱和蒸气压时,由于微粒之间存在缝隙,会发生类似于大孔的吸附,等温线会迅速上升。
Ⅱ型等温线:S 型等温线相应于发生在非多孔性固体表面或大孔固体上自由的单一多层可逆吸附过程。
在低P/P0处有拐点B,是等温线的第一个陡峭部,它指示单分子层的饱和吸附量,相当于单分子层吸附的完成。
随着相对压力的增加,开始形成第二层,在饱和蒸气压时,吸附层数无限大。
这种类型的等温线,在吸附剂孔径大于 20nm时常遇到。
它的固体孔径尺寸无上限。
(完整版)BET吸附-脱附曲线分析及含义
气体吸附等温线往常分为六种,此中五种(I-V)是由国际理论与应用化学会(IUPAC)所定义的。
I 型等温线表示在低的相对压力(均衡蒸汽压与饱和蒸汽压的比值)时,资料具有很强的吸附能力从而达到均衡。
I 型等温线往常被以为是在微孔或许单层吸附的标记,由于强的吸附作用。
(这可能也有化学吸附的作用,波及到在吸附质与吸附剂表面的化学键作用,这里我们不议论化学吸附)值得注意的是,孔的大小是依据他们的直径(或宽度)来进行分类的:微孔(小于2nm ),中孔( 2-50nm ),大孔(大于50nm )。
基于大部分多孔固体是使用非极性气体( N2Ar )进行吸附研究的,所以不太可能出现化学吸附作用。
所以,对于 I 型等温线的经典解说是资料拥有微孔。
但是,I 型等温线也有可能是拥有孔径尺寸特别靠近微孔的介孔资料。
特别是N2 在 77K 或许 Ar 在 77K 和 87K 圆柱孔状况下, I 型等温线将在较低的相对压力(大概0.1 作用)下达到均衡关于资料是微孔,从近来的一些报导结果得出的。
所以,当 I 型等温线没有在相对压力处达到均衡,该资料有可能存在大批的中孔或许就是独自的中孔。
但是,这类I 型散布有可能在某种程度上介孔孔径散布范围变宽。
这是因为散布高度平均圆柱孔的资料可能展现出在相对压力低于0.1 或许更小时,能够在吸附等温线被辨别(所以,这些等温线能够被分类成IV 型等温线,下边我们会议论)。
只管,靠近饱和蒸汽压的多层可能会十分不连续,但大孔资料大多是经过跟着相对压力增添时,吸附量渐渐地增添的方式进行多层吸附。
这类不受限制的多层形成过产生了II 型和III 型等温线。
在这类状况下,吸附-脱附曲线重合;也就是说,没有发生滞后现象。
这主要取决于所测试的资料的性质, II 型等温线是单层形成的显然特点,不然是在整个压力范围内都是突出的 III 型等温线。
后者的行为能够察看到在吸附分子与吸附剂表面和被吸附物作比较时,吸附分子之间的作用是强互相作用。
bet的脱附曲线的纵坐标
bet的脱附曲线的纵坐标
脱附曲线的纵坐标通常表示为"bet",它是一种用于衡量飞行器(如飞机或导弹)稳定性和控制性能的重要参数。
脱附曲线是指在不同迎角下,飞行器的升力系数(Cl)与纵向稳定性导数(Cm)之间的关系曲线。
在脱附曲线中,纵坐标的单位通常是升力系数Cl。
升力系数是指飞行器产生的升力与气动参考面积的比值。
它是描述飞行器升力性能的重要参数,可以通过实验或计算得出。
脱附曲线的纵坐标表示了飞行器在不同迎角下的升力系数变化情况。
通过分析脱附曲线的纵坐标,可以了解飞行器的升力性能和稳定性特点。
通常,脱附曲线在迎角较小的范围内呈线性变化,而在较大迎角范围内会出现非线性的变化,这是由于气动流动的特性导致的。
脱附曲线的纵坐标对于飞行器的设计和性能评估非常重要。
通过研究脱附曲线的纵坐标,可以评估飞行器在不同迎角下的升力性能、稳定性和控制性能。
这对于飞行器的操纵、飞行特性和安全性都有着重要的影响。
总结起来,脱附曲线的纵坐标表示飞行器在不同迎角下的升力系数,它是评估飞行器性能和稳定性的重要参数之一。
通过分析脱附曲线的纵坐标,可以了解飞行器的升力特性和稳定性特点,对于飞行器的设计和性能评估具有重要意义。
bet吸脱附曲线不闭合
Bet吸脱附曲线不闭合1. 什么是bet吸脱附曲线?Bet吸脱附曲线是一种用于表征吸附剂在不同相对压力下吸附和脱附过程的曲线。
它是由美国科学家Stephen Brunauer、Paul Emmett和Edward Teller在1938年提出的,因此被称为Bet理论。
在吸附过程中,气体或液体分子会与固体表面发生相互作用,吸附到固体表面上。
而吸附剂的吸附性能可以通过吸附等温线来描述,其中最常用的就是Bet吸脱附曲线。
2. Bet吸脱附曲线的特点Bet吸脱附曲线通常呈现为一个闭合的环形,其中包含两个拐点。
这两个拐点分别对应着吸附和脱附过程的平衡点。
在低相对压力下,吸附剂与气体或液体分子的相互作用力较弱,因此吸附量较小。
随着相对压力的增加,吸附剂表面的可用吸附位点逐渐饱和,吸附量逐渐增加。
当相对压力达到一定程度时,吸附剂表面的吸附位点已经全部饱和,此时吸附量达到最大值,称为吸附平衡。
这个相对压力称为饱和蒸汽压。
在高相对压力下,脱附过程开始起作用。
脱附是指吸附剂上的分子从吸附位点上解离出来重新进入气相或液相。
随着相对压力的进一步增加,脱附量逐渐增加。
当相对压力达到一定程度时,脱附量已经达到最大值,此时脱附过程达到平衡,称为脱附平衡。
这个相对压力称为饱和脱附压。
3. Bet吸脱附曲线不闭合的原因然而,并非所有的Bet吸脱附曲线都是闭合的。
有些情况下,曲线会出现不闭合的现象。
造成Bet吸脱附曲线不闭合的原因主要有以下几点:3.1 吸附剂表面存在不规则性如果吸附剂表面存在不规则性,例如孔隙结构不均匀或存在缺陷,那么吸附剂表面的吸附位点分布就会不均匀。
这导致了吸附过程中不同位置的吸附量不同,从而使得Bet吸脱附曲线不闭合。
3.2 吸附剂表面存在多种吸附位点当吸附剂表面存在多种吸附位点时,不同种类的吸附位点对应着不同的吸附能力。
在低相对压力下,一些吸附位点可能已经饱和,而其他吸附位点仍然可用。
因此,在脱附过程中,这些可用的吸附位点会继续吸附气体或液体分子,导致曲线不闭合。
(完整版)N2吸脱附曲线说明
(完整版)N2吸脱附曲线说明关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET (Brunauer-Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-T eller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0.0-0.1)、中压(0.3-0.8)、高压(0.90-1.0)三段。
那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(?型,??型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈?型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如?型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0.001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0.001547=400/654=约0.61mL ※STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例:BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率+截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型,H1滞后环。
bet和氮气吸附曲线
bet和氮气吸附曲线气体的吸附是一个非常重要的研究领域,其中最常见的是bet和氮气吸附曲线。
这两个吸附曲线是研究各种材料孔隙结构和比表面积的精确工具,对于材料学、化学和环境科学研究来说至关重要。
首先,我们来了解一下bet吸附曲线。
bet吸附是指一种多层吸附现象,分为吸附和解吸两个过程。
在吸附过程中,气体分子首先和材料表面发生作用,逐渐形成吸附层。
随着吸附层的增加,吸附速率减慢,直到达到平衡。
解吸过程中,随着外界条件的改变(如温度、压力等),吸附层的分子开始解离,气体分子重新进入气相。
通过实验观察吸附和解吸的速率,我们可以确定材料的比表面积和孔隙体积,还可以了解材料的孔结构。
氮气吸附曲线也是一种常用的吸附曲线,用于评估材料的孔隙度和比表面积。
与bet吸附曲线不同的是,氮气吸附曲线主要关注单层吸附过程。
当氮气分子进入材料的孔隙中时,与孔壁形成相互作用,并逐渐形成多层气体吸附层。
在实验中,我们可以通过改变氮气相对压力来观察吸附过程,进而计算出材料的表面积和孔隙体积。
这两种吸附曲线在研究中具有重要的指导意义。
通过测量和分析bet和氮气吸附曲线,我们可以评估材料的吸附性能和孔隙结构,并进一步优化材料的性能。
比如,如果我们可以控制材料的孔隙大小和分布,可以改变材料的催化活性、气体吸附和分离能力等。
这对于材料科学和能源领域的发展具有重要的意义。
此外,bet和氮气吸附曲线也可以用于比较不同材料的性能。
通过对多种材料进行吸附实验,我们可以找到具有理想吸附性能和高比表面积的材料。
这对于材料的筛选和应用具有重要的指导意义。
例如,在储氢材料的研究中,通过比较不同材料的吸附曲线,可以找到适合储氢的材料,并为氢能源的开发提供重要依据。
综上所述,bet和氮气吸附曲线是研究材料孔隙结构和比表面积的重要工具。
通过对吸附曲线的测量与分析,我们可以评估材料的性能、优化材料的性能,并为不同领域的应用提供重要的指导。
因此,并且通过对多种材料的吸附实验,我们可以找到适合特定应用的材料,并为相关领域的发展做出贡献。
(完整word版)N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的,比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET,是氮气等温吸脱附曲线,BET(Brunauer—Emmet-Teller)只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0。
05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下,得到单层吸附量数据Vm,然后据此算出比表面积,如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到,前五种是BDDT(Brunauer—Deming-Deming-Teller)分类,先由此四人将大量等温线归为五类,阶梯状的第六类为Sing增加.每一种类型都会有一套说法,其实可以这么理解,以相对压力为X轴,氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压(0。
0-0。
1)、中压(0。
3-0。
8)、高压(0。
90-1。
0)三段.那么吸附曲线在:低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(І型,ІІ型,Ⅳ型),较多微孔存在时由于微孔内强吸附势,吸附曲线起始时呈І型;低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型,Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据,包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度,如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0。
99左右时氮气吸附量的冷凝值.◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0。
162平方纳米,形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0。
354nm※标况(STP)下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0。
001547mL例:如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容=400*0。
001547=400/654=约0。
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气体吸附等温线通常分为六种,其中五种(I-V)是由国际理论与应用化学会(IUPAC)所定义的。
I型等温线表示在低的相对压力(平衡蒸汽压与饱和蒸汽压的比值)时,材料具有很强的吸附能力进而达到平衡。
I型等温线通常被认为是在微孔或者单层吸附的标志,由于强的吸附作用。
(这可能也有化学吸附的作用,涉及到在吸附质与吸附剂表面的化学键作用,这里我们不讨论化学吸附)值得注意的是,孔的大小是根据他们的直径(或宽度)来进行分类的:微孔(小于2nm),中孔(2-50nm),大孔(大于50nm)。
鉴于大多数多孔固体是使用非极性气体(N2 Ar)进行吸附研究的,所以不太可能出现化学吸附作用。
因此,对于I型等温线的经典解释是材料具有微孔。
然而,I型等温线也有可能是具有孔径尺寸非常接近微孔的介孔材料。
尤其是N2在77K或者Ar在77K和87K圆柱孔情况下,I型等温线将在较低的相对压力(大约0.1作用)下达到平衡对于材料是微孔,从最近的一些报道结果得出的。
因此,当I型等温线没有在相对压力0.1处达到平衡,该材料有可能存在大量的中孔或者就是单独的中孔。
然而,这种I型分布有可能在某种程度上介孔孔径分布范围变宽。
这是因为分布高度均匀圆柱孔的材料可能展示出在相对压力低于0.1或者更小时,可以在吸附等温线被识别(因此,这些等温线可以被分类成IV型等温线,下面我们会讨论)。
尽管,接近饱和蒸汽压的多层可能会十分不连续,但大孔材料大多是通过随着相对压力增加时,吸附量逐渐地增加的方式进行多层吸附。
这种不受限制的多层形成过产生了II型和III型等温线。
在这种情况下,吸附-脱附曲线重合;也就是说,没有发生滞后现象。
这主要取决于所测试的材料的性质,II型等温线是单层形成的明显特征,否则是在整个压力范围内都是凸起
的III型等温线。
后者的行为可以观察到在吸附分子与吸附剂表面和被吸附物作比较时,吸附分子之间的作用是强相互作用。
在介孔材料多层吸附过程中,常常伴随有毛细管冷凝现象发生(IV和V 型等温线)。
因此,吸附过程最初是类似于大孔材料,但在较高压力下吸附量上升很陡,是由于毛细管冷凝的原因。
在这里孔被填满后,吸附等温线达到平衡。
毛细管凝聚与毛细管蒸发一般不在同一压力下发生,因此导致了滞后环的产生。
正如我们上面所提到的,在介孔材料的吸附过程中往往会伴随有吸附-脱附滞后现象。
虽然对这种现象进行了大量的研究,但其原因仍不明确。
这种滞后现象通常归因于热力动力学或者网状效应或者这两者的结合。
热力动力学效应与吸附等温线的吸附或脱附亚稳定性有关,即相比于在气相货液相的介孔中,在相对高或低的压力下毛细管凝聚或者蒸发可能会到导致延迟的发生。
另外,这种滞后现象也可能是由于网状效应导致,即如果较大的孔通过较小的孔进入到周围关键中,前者在相对压力下,不能耗尽。
相当于由于后者仍在注入到冷凝的吸附质,导致它们的毛细管蒸发。
所以较大的孔可能在相对于小孔连接处孔毛细管蒸发的压力下被耗尽(或在相对压力下吸附-脱附滞后的限制)。
虽然滞后环往往和网状结构有关,但滞后环被大家认为是热力动力学和网状效应的结合。
某种固体材料的吸附等温线可能也显示出低压滞后环(即使在相对低压下,滞后环也不挨着)。
低压滞后显现可能源于在吸附过程中吸附剂的膨胀或者物理吸附中伴随着化学吸附过程。
根据IUPIC的分类,滞后环分为四类H1-4。
H1所展示的是相对平行和接近垂直的等温线。
这种类型的滞后环通常意味着这种材料是由聚合物(刚
性粒子结合聚集)或者接近球状粒子均匀地分布。
最近研究表明,H1滞后环也可以表征为一种带有圆柱孔的集合形状材料以及高孔径均匀分布。
因此,在吸附等温线中H1滞后环表明介孔材料的大孔径分布均匀性与孔道连通性。
H2型滞后环的特征是有一个三角形形状的吸附等温线。
这种等温线常常出现在测试许多无机氧化物介孔材料,主要归因于孔道连通性效应,这被认为是孔道有较窄的出口(类似于墨水瓶口),但后者的识别非常简单。
的确,H2型滞后环在一些具有相对均匀渠道状介孔的材料中得到,当脱附曲线发生在接近相对压力低的吸附-脱附滞后。
这种较低的限制是所给出的材料在特定的温度(N2相对压力0.4,77K;Ar相对压力0.34和0.26,87K和77K)。
应该注意的是,在某些特殊情况下,滞后现象将低于这个限制;也就是说,低压滞后现象。
因此,在接近低压吸附-脱附的限制下,H2型滞后环不应该作为判定差的孔道连通性或墨水瓶孔状材料的依据。
事实上,新材料具有均匀的笼状介孔(因此适合与墨水瓶孔固体材料的等温线模型)具有宽的滞后环,没有形成在吸附-脱附曲线中的巨大差异。
这些滞后环似乎是H2和H1的中间类型,而不是H2,可以用以上方法解释。
H3型滞后环在相对压力接近于饱和蒸汽压时,没有达到平衡,表明所测材料由聚合物(松散的聚合物)片状颗粒形成的狭缝状孔。
H4型滞后环的特征是几乎水平平行的吸附等温线,归因于具有窄的狭缝状孔的吸附-脱附。
H4的滞后环可能只是有大孔的存在,并嵌入在小孔径当中。
H3与H4型滞后环很类似,可以认为H3不由板状材料的狭缝孔所决定。