氮气吸附法表征杨木应拉木的孔隙结构
氮气吸附法在测定材料比表面积和孑L径分布方面的应用原理
氮气吸附法在测定材料比表面积和孑L径分布方面的应用原理1. 引言1.1 氮气吸附法的概述氮气吸附法是一种常用的表面性质测试技术，广泛应用于材料科学领域。
该方法通过吸附氮气分子到材料表面，从而确定材料的比表面积和孔径分布。
氮气吸附法的原理是基于氮气分子与材料表面发生吸附反应，通过测量吸附了氮气分子的体积和压力来推算出材料的表面性质。
这种方法具有操作简单、测试速度快、结果准确等优点，因此被广泛应用于各类材料的研究和开发中。
通过氮气吸附法可以深入了解材料的微观结构，为材料设计和改进提供重要参考。
在材料科学领域，氮气吸附法已成为不可或缺的分析手段之一，为研究人员提供了丰富的信息和指导。
1.2 应用原理氮气吸附法的应用原理主要基于氮气在材料表面的吸附和脱附过程。
氮气分子在低温下与材料表面发生物理吸附，通过测量氮气分子在不同压力下吸附量来确定材料的比表面积。
根据Brunauer-Emmett-Teller（BET）理论，可以通过构建等温吸附线和计算相应的比表面积来分析材料的吸附性能。
氮气吸附法还可以用于测定材料的孔径分布。
根据巴拉德方程，在不同相对压力下测量氮气吸附量，并结合Kelvin方程和BJH理论，可以得出材料的孔径大小和分布情况。
通过分析比表面积和孔径分布的结果，可以深入了解材料的孔结构特征和表面性质，为材料研究提供重要参考。
氮气吸附法的应用原理不仅在表面测量领域具有重要意义，还在材料科学领域有着广泛的应用前景。
2. 正文2.1 氮气吸附法测定材料比表面积的步骤氮气吸附法是一种常见的表面分析技术，用于测定材料的比表面积。
其原理是通过让氮气在固体表面上吸附并脱附，从而测量表面的吸附量，进而计算出比表面积。
以下是氮气吸附法测定材料比表面积的步骤：1. 准备样品：首先需要将待测样品充分干燥，以去除表面的水分和其他杂质。
然后粉碎样品至适当粒度，并在真空中去除任何气体残留。
2. 测定参数设定：在实验仪器中设置合适的测定参数，包括温度、压力、吸附时间等。
氮气物理吸附法和压汞法表征FCC催化剂孔径分布
氮气物理吸附法和压汞法表征FCC 催化剂孔径分布研究曹庚振，王 林，张艳惠，杨周侠，杨一青，王宝杰（兰州化工研究中心，甘肃 兰州 730060）摘要：分别采用氮气物理吸附法和压汞法考察了不同类型的FCC 催化剂老化前后的孔径分布情况。
结果表明，氮气物理吸附法应用BJH 模型可以表征2~100 nm 的孔，但对大 于100 nm 的孔计算不准确。
压汞法使用Wasburn 公式能弥补氮气吸附法在大孔孔径分 析方面的不足，两者结合可以有效表征催化剂的中大孔孔径分布。
关键词：氮气物理吸附法； 压汞法； 孔径分布； 催化剂催化裂化催化剂由基质和分子筛组成，其中分子筛的质量分数仅占10%～20% ,大部分为无定型硅酸铝基质。
在重油反应过程中，大分子在基质上初步裂化，然后扩散到分子筛上进行裂化得到所需产品。
因此，油品在催化剂中的扩散性对催化剂的反应性能有着极其重要的影响[1]。
随着原料油的日趋重质化，必然要求FCC 催化剂增大孔径，以加速重油分子在催化剂中的扩散，提高催化剂的反应性能。
因此，增大催化剂的孔径、改善催化剂的孔结构已成为当前新型渣油催化裂化催化剂研究的重要课题。
孔径范围定义：大于50 nm 为大孔，2～50 nm 为中孔，小于2 nm 为微孔。
目前，氮气物理吸附法可以有效表征催化剂的微孔和中孔的孔径分布情况，对于大孔孔径分布目前广泛使用压汞法进行测试。
由于压汞法要求的圆柱体模型与催化剂复杂的孔隙相差较大，同时受技术水平的限制，其对微孔孔径和中孔孔径的分析准确度不高，仅限于大孔孔径分析[2]。
文中采用氮气物理吸附法和压汞法对不同类型的FCC 催化剂进行中孔和大孔孔径表征，分析不同类型的催化剂孔径分布的特点和催化剂老化前后孔径分布的变化，并比较2种表征测试方法的优缺点。
1 测试原理 1.1 氮气吸附法氮气吸附法将烘干脱气处理后的样品置于液氮中，调节不同试验压力，分别测出对氮气的吸附量，绘出吸附和脱附等温线。
氮吸附法分析生物质焦孔隙结构
用 压汞 法对 生物 质焦 大孔及 部分 中孔 范 围内 的孔 隙 结 构 进行 了研 究＿３］，据 此 提 出 了以 生物 质 热解 焦 作 为吸 附剂 的方 法｜４］。用 这 种 方 法 ，吸 附剂 的生 产 过 程简单 ，只 进行 热解并 未进 行 活化 ，且 热解 产生 的气 体 可作 为再 燃燃 料 还原 燃煤 产 生 的 ＮＯ ，从 而实 现 生物质 能 的综合 利用 ］。本 文则 利 用 氮 吸附法 对 焦样 中 、微 孔范 围 内的孔 隙结构 进行 研究 。
第 ３期
林 晓芬 等 ：氮吸 附法分析 生物 质 焦孔 隙结 构
２６３
孔 范 围 内的孔 结 构 。试 验 仪器 为南 京师 范大 学动 力 工 程学 院提供 的 ＮＶ一１０００型 比表 面积测 定 仪 。 １．２ 焦 样 的 制 取
为 了解生 物质 焦孔隙 的不规 则性 ，对 稻壳 、树 叶 、玉米 秆 、棉花 秆等 ４种 生物 质 在 ６００。Ｃ、异步 热解 、停 留时 间 １０ ｍｉｎ的条 件 下 在 马 福 炉 中热 解 制焦 ；为 了解 热 解 条 件 对 生 物质 焦 孔 隙 结 构 的 影 响 ，在不 同 温 度 （４００℃ 、５００℃ 、６００。Ｃ、８５０℃） 和不 同热解 步调 （异 步 、同步 ） 的条件 下对 生物 质 进 行热 解制 焦 。异步 制焦是 指先 将 马福 炉升 温到 热 解 温 度 ，再 把 生 物 质 放 人 马 福 炉 中 热 解 停 留 １Ｏ ｍｉｎ；同步制 焦指 把生 物 质 放 人 马福 炉 中随 马 福 炉 一 起 升 温至 热 解 温 度 再 停 留 １０ ｒ ａｉｎ。将 制 得 的焦 样进 行筛 分 ，选 取 １～ ３ ｍｍ 的焦 样 进 行 分 析 。由 于样 品组 成均 匀 ，制焦 的试样 量 大 ，因此 试验 的重 复性好 。在 氮 吸附法 的条 件 下 ，吸附剂 的 比表 面积 通过 ＢＥＴ （Ｂｒｕｎａｕｅｒ－Ｅｍｍｅｔｔ－Ｔｅｌｌｅｒ） 方 法计 算 得 到 ，平 均 孔 径 和 孔 容 通 过 ＢＪＨ （Ｂａｒｒｅｔｔ—Ｊｏｈｎｅｒ— Ｈａｌｅｎｄａ）方 法计算 得 到＿７ ］。
氮气吸附法—压汞法分析页岩孔隙、分形特征及其影响因素
氮气吸附法—压汞法分析页岩孔隙、分形特征及其影响因素曹涛涛;宋之光;刘光祥;尹琴;罗厚勇【摘要】利用氮气吸附法和压汞法联合表征下扬子皖南地区二叠系页岩的孔隙分布、孔隙度及分形特征.结果表明,研究区二叠系页岩中发育的孔隙以微孔和大孔为主,其中微孔的体积占页岩总孔隙体积的33.63％～ 81.08％,平均为56.45％;联孔孔隙度明显高于压汞孔隙度,平均增加96.06％;页岩在微孔和过渡孔—大孔区间均具有明显的分形特征,且微孔的分形维数比过渡孔—大孔更加分散,说明页岩中微孔的非均质性和复杂程度要高于过渡孔—大孔;微孔的孔隙度和分形维数与总有机碳含量、比表面积和生烃潜量呈正相关关系,与石英含量呈负相关关系;过渡孔—大孔的孔隙度和分形维数与总有机碳含量、石英含量呈负相关性,与比表面积和粘土矿物含量之间没有明显的相关性.随着埋深的增加,微孔的孔隙度和分形维数变化较小,过渡孔—大孔的孔隙度和分形维数明显降低,且分形维数对埋深的敏感性高于孔隙度.【期刊名称】《油气地质与采收率》【年(卷),期】2016(023)002【总页数】8页(P1-8)【关键词】二叠系;页岩;联孔分布;分形维数;氮气吸附法;压汞法;皖南地区【作者】曹涛涛;宋之光;刘光祥;尹琴;罗厚勇【作者单位】南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093;中国石化石油勘探开发研究院无锡石油地质研究所,江苏无锡214126;中国科学院广州地球化学研究所,广东广州510640;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093;中国石化河南油田分公司勘探开发研究院,河南郑州450016;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210093【正文语种】中文【中图分类】TE112.23孔隙特征是页岩储集物性最重要的研究内容之一，影响页岩中油气的聚集、流动及产出，是评价页岩油气资源潜力的关键参数之一［1-3］。
通常用来表征非常规致密储层孔隙特征的方法有氮气吸附法、压汞法、聚焦离子束扫描电子显微镜和核磁共振等，但不同方法获得的孔隙范围各有差异，仅利用单一方法不能全面表征页岩的孔隙特征，须利用多种方法进行联合测定［4-5］。
完全吃透氮气物理吸附表征数据
完全吃透氮气物理吸附表征数据——孔类型分析是重点【前言】目的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。
本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。
由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容做进一步的完善。
★★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。
不同干燥预处理对杨木应拉木孔隙结构的影响
不同干燥预处理对杨木应拉木孔隙结构的影响
杨木是一种常见的木材品种，在建筑、家具制造、造纸等领域有广泛的应用。
然而，杨木的应用过程中常常会遇到一些问题，比如开裂、变形等，这些问题通常与木材的孔隙结构有关。
因此，探究不同干燥预处理对杨木孔隙结构的影响，有助于提高杨木的应用效果和质量。
不同的干燥预处理方式包括自然干燥、气干处理和热处理。
自然干燥指木材在自然环境下暴露并干燥；气干处理指木材在干燥室中通过自然通风干燥；热处理指木材在高温下处理，通过改变木材的结构来提高木材的性能。
下面将分别探讨这三种干燥预处理对杨木孔隙结构的影响。
自然干燥会使木材中水分逐渐排出，需要较长的时间，但可以保持木材的原始形态和力学性能。
经过自然干燥的杨木在孔隙结构上与未处理的杨木相似，具有较多的明显针孔和直线状孔隙，并有许多分支状孔隙。
然而，由于自然干燥时间长，木材容易产生开裂和变形的问题。
气干处理则比自然干燥时间短，且能够有效地减少开裂和变形的问题。
但是，气干处理会导致孔隙结构的改变。
经过气干处理的杨木在孔隙结构上相对于原始杨木，孔隙的直径变小，孔隙间距变大，同时孔隙数量也减少，这与杨木的强度和硬度有关。
热处理虽然能够显著提高木材的力学性能，但是也会对孔隙结构产生影响。
热处理会使杨木中的松针孔和容积性汁道减小，
同时导致孔隙间距变小、孔隙数量减少，这些变化都使杨木的密度和硬度增加，但同时储水能力降低。
综上所述，不同的干燥预处理方式对杨木的孔隙结构影响显著。
选择适当的干燥预处理方式有助于提高杨木的应用效果和质量，但需要权衡木材的力学性能、储水效果和制造成本等方面的因素。
用氮吸附静态容量法表征催化剂及其他吸附剂的物理结构
表 2 数据都是在 300 ! 温度下, 连续脱气 4 h 所得。对多管脱气, 仪器负荷加大, 用同样时间脱 气, 样品孔内吸附气体脱不干净, 并且达不到真空 度要求。因此测得的结果偏低。要解决此问题, 可以通过延长脱气时间的办法, 使其达到一定的
0. 016 5 276 4
0. 023 3 264 -8
表 1 仪器自备样品 Al2O3 测量结果
数据
0. 108 9 270 -2
0. 180 6 278 6
0. 203 5 271 -1
0. 210 1 278 6
0. 221 6 272 00. 299 7 Nhomakorabea270 -2
0. 450 0 264 -8
多管 S A / m2 g- 1 194
191 193 192 192 185 190 186 192 189 193 190
16
齐鲁石油化工
第 34 卷
2. 3 样品管直径对比表面积的影响
表 3 样品管直径大小对比表面积的影响
9 mm 样品管
样重/ g
S A / m2 g- 1
0. 105 6
289
0. 093 7
289
0. 118 5
287
0. 107 9
291
0. 105 7
287
0. 192 7
285
0. 091 1
292
0. 119 1
288
0. 090 8
292
平均值
289
12 mm 样品管
样重/ g
S A / m2 g- 1
液氮吸附实验在土壤微观孔隙结构上的应用
液氮吸附实验在土壤微观孔隙结构上的应用摘要：土壤微孔隙研究是土壤肥力评价的重要部分，本文利用液氮吸附实验手段，对土壤微孔隙进行了实验测试及分析，结果表明液氮吸附实验是开展土壤微观孔隙研究的有效手段，是获取土壤微孔孔隙度、总比表面积、平均孔径及孔隙形态特征等参数的重要途径，对开展土壤全尺度孔隙结构研究及土壤肥力质量评价工作具有重要的帮助。
关键词：液氮吸附实验；土壤；微观孔隙；分形特征引言土壤孔隙特征是表征土壤结构的重要参数，是评价土壤肥力状态的重要指标[1]。
不同尺度的孔隙具有不同的持水、保水等特性[2]，因此多尺度的孔隙并存构成了土壤复杂的孔隙系统，使得土壤具有极强的非均质性，孔隙类型及数量制约着土壤持、保水及通透等特性。
因此在开展土壤肥力质量评价时，进行全尺度的土壤孔隙结构特征研究具有重要的现实意义。
长期以来，土壤的宏观孔隙研究取得了长足的进展，测试及分析技术相对成熟[3]，微观孔隙测试研究相对滞后。
液氮吸附实验是随着现代测试技术发展而兴起的孔隙测试技术，是对土壤微孔测试研究的极大补充，是定量表征微孔隙形态特征的有效手段。
1 测试原理氮气吸附实验是检测微孔及小孔最常用的测试方法，测试原理是根据不同压力下土壤对气体的吸附量并依据BET及BJH计算模型分析孔隙形态特征。
2 实验测试及结果分析2.1 孔隙度特征对选取的六块样品进行低温液氮吸附实验，共获取了总比表面积、孔体积及平均孔径等孔隙参数。
测试样品孔隙直径主要介于10-25nm之间，平均孔径为17.52nm；孔体积主要介于0.001-0.01cm3/g之间，平均孔体积为0.007cm3/g；总比表面积主要介于0.1-5cm2/g之间，平均为2.69cm2/g。
2.2 孔隙分形分维特征基于液氮吸附实验数据，以p/p0=0.5为界限，利用PFEIFER等提出的理论[4]，由FHH方程分别计算低压阶段与高压阶段的分形维数D1与D2：lnV=A（nln（P0/P））+B （1）式中，V为平衡压力P下的气体吸附量；P0为气体的饱和蒸汽压；P为气体吸附的平衡压力；A为拟合直线的斜率；B为常数。
氮气吸附方法
氮气吸附方法我折腾了好久氮气吸附方法，总算找到点门道。
一开始的时候我真的是瞎摸索啊。
我就知道氮气吸附是个很重要的检测手段，能了解物质的比表面积啊、孔隙结构啥的。
我第一次尝试的时候，那设备一摆我就懵了。
那感觉就像是面对一桌子乱七八糟的厨具，不知道从哪儿下手。
我就按照自己以为的来，先把氮气瓶给接上，想着这就像给汽车加油一样，先把原材料给准备好。
结果我忽略了检查管道有没有漏气，就像盖房子没打好地基一样，最后得到的数据那根本就是错的啊。
我又试了一次，这个时候我就小心多了。
在把氮气接到吸附仪之前，我专门检查了所有的连接部位，每一个接口就像螺丝和螺母一样一定要拧紧。
这就好比是穿衣服，扣子一个都不能扣错。
接下来就是设置参数了。
我那时候不太确定该设多大的压力范围和吸附温度。
我先按照说明书上的推荐值设了，但是效果不太理想。
后来我又咨询了一些同行的朋友，他们告诉我在检测不同材料的时候应该根据材料的特性来微调这些参数。
比如说检测那种多孔的活性炭材料，温度可能就需要稍微设低一点，压力范围也可能要小一些。
这给我很大的启发，就像做菜放调料一样，不同的食材放调料的量和种类都得变变。
再就是样品的准备了。
一定要保证样品的干燥和纯净。
我最开始没太在意这个，结果因为样品里有水汽，又把整个测量都给搞砸了。
这就好像是你想熬一锅好粥，结果米里掺杂了沙子一样，肯定熬不出好味道的粥来。
现在我要是再做氮气吸附测量啊，我都会小心翼翼地准备样品，仔仔细细检查管道，根据材料好好设置参数。
不过我还是觉得我有很多地方做的不是那么完美，比如怎么能够更加快速精准的清洗吸附仪之后测量不同性质的材料，我还在摸索当中，这就像是一个永远在学习的旅程一样，每一次尝试我都能发现新的问题和改进的方向。
还有就是在测量的过程中尽量保持环境的稳定，也就是外界的温度、压力这些东西尽量别发生大的波动。
我曾经有一次因为旁边有个大设备突然启动，引起了微小的震动和温度波动，这就影响到了测量结果。
相对压力点的设定对比表面积和孔隙分布测量值的影响
相对压力点的设定对比表面积和孔隙分布测量值的影响林雄萍;袁嘉隆;梁杰;何泰愚;郑捷庆【摘要】利用美国康塔Autosorb-1MP分析仪,对果壳活性炭的比表面积和孔隙分布进行了表征.为简化等温吸附脱附线上的数据采集点、减少实验成本和缩短测试时间、提高实验效率,对单点BET法、多点BET法和BJH法的基本理论模型和测试结果两方面进行了对比分析,从测试方法的基理上探究数据采集点的分布和数量对实验结果的影响,得到了简化实验数据点前后最小相对误差下相对压力值的变化规律.结果表明:对于比表面积的测定,取5个分析点时BET直线拟合效果较好,相对压力p/p0为0.20附近时,单点和多点比表面积的相对误差在5％左右,且多点比表面积大于单点比表面积;而对于孔隙分布的分析,当以相对压力小于滞后环始点处p/p0的测试点为BJH脱附分析线的终止点时,对其孔比表面积、孔容和最优孔径的测试值无影响.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2014(031)009【总页数】4页(P55-58)【关键词】活性炭;比表面积;孔隙分布;多点BET方法;BJH方法【作者】林雄萍;袁嘉隆;梁杰;何泰愚;郑捷庆【作者单位】集美大学诚毅学院,福建厦门 361021;集美大学福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心,福建厦门 361021;集美大学福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心,福建厦门 361021;集美大学福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心,福建厦门 361021;集美大学福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心,福建厦门 361021;集美大学福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心,福建厦门 361021【正文语种】中文【中图分类】TQ424.1活性炭的比表面积和孔隙分布直接影响其吸附效率、催化性能等，目前多点BET法和BJH法是公认的测试颗粒比表面积和孔隙分布的方法［1－4］。
随着我国经济的高速发展，对颗粒比表面积和空隙分布数据的需求日益增大，但一套完整的中孔颗粒孔径分布表征实验包含的数据采集点多达40个左右［5－7］。
氮气吸附法在测定材料比表面积和孑L径分布方面的应用原理
氮气吸附法在测定材料比表面积和孑L径分布方面的应用原理【摘要】氮气吸附法是一种常用的表征材料比表面积和孔径分布的方法。
本文首先介绍了氮气吸附法的工作原理，然后分别讨论了材料比表面积和孔径分布的测定原理。
接着详细探讨了氮气吸附法在比表面积和孔径分布测定中的应用，强调了它的重要性。
结论部分指出了氮气吸附法在材料表面积和孔径分布测定中的重要性，并对未来的发展进行了展望。
本文对氮气吸附法在材料研究领域具有重要的指导意义，为进一步研究提供了参考。
【关键词】氮气吸附法、比表面积、孔径分布、材料测定、重要性、展望、研究背景、研究意义、工作原理。
1. 引言1.1 研究背景氮气吸附法通过在一定温度下将氮气吸附至材料表面，利用气体分子在不同介孔中的吸附特性，来计算材料的比表面积和孔径分布。
该方法简单易操作，且能够准确快速地测定材料的表面积和孔隙结构，因此在材料研究领域得到了广泛的应用。
本文将探讨氮气吸附法在测定材料比表面积和孔径分布方面的应用原理，以期为材料研究提供新的测定方法和理论依据。
1.2 研究意义氮气吸附法在测定材料比表面积和孔径分布方面的应用具有重要的研究意义。
在材料科学领域，比表面积和孔径分布是评价材料性能和应用潜力的重要参数之一。
通过氮气吸附法可以快速准确地测定材料的比表面积和孔径分布，为材料研究和应用提供重要的参考数据。
氮气吸附法在表征材料方面具有广泛的适用性，可以应用于各种类型的材料，包括纳米材料、多孔材料和催化剂等。
通过氮气吸附法的应用，可以深入了解材料的结构特征和表面性质，为材料设计和改进提供科学依据。
研究氮气吸附法在材料比表面积和孔径分布测定中的应用原理具有重要的理论和应用价值，对于推动材料科学研究和技术发展具有重要意义。
2. 正文2.1 氮气吸附法的工作原理氮气吸附法是一种常用的表征材料比表面积和孔径分布的方法。
其基本原理是利用氮气在不同压力下对样品表面的吸附量进行测定，从而推导出样品的比表面积和孔径分布信息。
【精编】氮气吸附法(等温吸附)..PPT课件
H3和H4型迟滞回线
❖ 狭缝状孔道 ❖ 非均匀的孔呈现H3迟滞环 ❖ H3与H4相比高压端吸附量大
，认为是片状粒子堆积形成的 狭缝孔； ❖ 只有当压力接近饱和蒸汽压时 才开始发生毛细孔凝聚，蒸发 时，由于板间不平行，Kelvin 半径是变化的，因此，曲线并 不像平行板孔那样急剧下降， 而是缓慢下降。
❖ 在更高p/p0时有时会有第三段上升，可 以反映出样品中大孔或粒子堆积孔情况 。由氮气吸脱附等温线可以测定其比表 面积、孔容和孔径分布
❖ 对其比表面积的分析一般采用BET（ Brunauer-Emmett-Teller）方法。
❖ 孔径分布通常采用BJH（Barrett-JoinerHalenda）模型。
作lgV-[lg(p0/p)]2图,得截距lgV0,可计算出微孔体积V0 Kaganer对D-R方程改进
lV g lV g m k 'lg p 0p 2
作lgV-[lg(p0/p)]2图,得截距lgVm,可经过Vm计算出微 孔表面积,相对压力p/p0一般小于10-2
4.微孔结构分析
b.吸附能与平均孔宽的计算
适合狭缝孔模型:
R ln p T p 0 N aN v a 4 A a L N 2 d A 0 A A 3 L 4 d 0 3 9 L 1 d 0 0 9 3 d 4 0 3 9 d 1 0 9 0
4.微孔结构分析
b. H-K-S-F方程
RTlnp p043NavNaAad04NAAA
孔的毛细效应对 吸附等温线的影响
脱附过程： ➢毛细凝聚后的液面曲率半径小于毛细凝聚前 ➢吸附质在孔壁接触角不为0，前进角大于后退角 氮气的吸附等温线滞后环闭合点 一般在P/P0=0.42~0.50之间。 此时毛细凝聚的张力等于液面的抗拉强度
杨木应拉木微区结构可视化及化学成分分析
林业工程学报，２０２０，５（３）：５４－５８ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０１９１０００１收稿日期：２０１９－１０－０７㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２０－０１－０７基金项目：国家重点研发计划（２０１７ＹＦＤ０６００２０２）；国家自然科学基金（３１６７０５５８）㊂作者简介：朱玉慧，女，研究方向为木材学㊂通信作者：张耀丽，女，教授㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｙａｏｌｉ＠１２６．ｃｏｍ杨木应拉木微区结构可视化及化学成分分析朱玉慧，闻靓，张耀丽∗，王新洲（南京林业大学材料科学与工程学院，南京２１００３７）摘㊀要：木材微区结构与木材宏观性质密切相关，杨木应拉木与对应木宏观性质存在较大差别，探究杨木应拉木和对应木微区结构和化学成分，可为了解杨木应力木的宏观性质提供理论根据㊂借助光学显微镜㊁荧光显微镜㊁显微拉曼成像光谱仪㊁透射电镜对杨木应拉木微区结构进行可视化研究，并借助Ｘ射线衍射技术和美国可再生能源实验室方法，分析杨木应拉木的微晶尺寸㊁结晶度以及化学成分㊂结果表明：杨木应拉木中应拉区和对应区纤维细胞微区结构差异显著㊂光学显微镜下显示应拉区木纤维中胶质层清晰可见，荧光显微镜和拉曼显微镜下显示胶质层的木质素浓度比对应区低㊂透射电镜下显示应拉区木纤维细胞壁结构由初生壁㊁次生壁和胶质层组成，未见次生壁外层，各层的平均厚度分别为０．６１，１．２２和２．５３μｍ㊂对应区木纤维为典型的初生壁和次生壁结构，次生壁各层平均厚度分别为０．３３，２．２８和０．１４μｍ㊂杨木应拉区纤维素含量（５８．９１％）比对应区（４１．５３％）高，木质素含量和半纤维素含量均比对应区的低，应拉区木质素和半纤维素含量分别为２１．９９％和１２．０１％，对应区分别为２８．１０％和１７．０８％㊂杨木应拉区结晶度（４８．０６％）比对应区（４１．０１％）高，应拉区晶区宽度为２．６６ｎｍ，长度为８．８４ｎｍ；对应区晶区宽度为２．６５ｎｍ，长度为９．８７ｎｍ㊂关键词：应拉木；杨木；细胞壁；微区结构；化学分布中图分类号：Ｓ７８１㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：文章编号：２０９６－１３５９（２０２０）０３－００５４－０５Ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐｏｐｌａｒｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄＺＨＵＹｕｈｕｉ，ＷＥＮＬｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＹａｏｌｉ∗，ＷＡＮＧＸｉｎｚｈｏｕ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｐｌａｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｃｏｍｍｏｎｌｙｕｓｅｄｆａｓｔ⁃ｇｒｏｗｉｎｇｗｏｏｄｉｎＣｈｉｎａ，ｗｈｉｃｈｉｓｅａｓｙｔｏｐｒｏｄｕｃｅｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｄｕｒ⁃ｉｎｇｔｒｅｅ ｓｇｒｏｗｔｈ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｎｏｒｍａｌｗｏｏｄｏｆｐｏｐｌａｒ，ｔｈｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｈａｓｖｅｒｙｌａｒｇｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ．Ｉｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ｉｔｉｓｐｒｏｎｅｔｏｐｒｏｄｕｃｅａｓｅｒｉｅｓｏｆｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｆｌｕｆｆｉｎｇ，ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｄｒｙｉｎｇ，ａｉｒｓｈｒｉｎｋａｇｅ，ｗａｒｐｉｎｇ，ｃｒａｃｋｉｎｇ，ｅｔｃ．Ｔｈｅｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｓｃｏｐｅｉｓａｌｓｏｓｕｂｊｅｃｔｔｏａｇｒｅａｔｌｉｍｉｔ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｗｏｏｄａｒｅｃｌｏｓｅｌｙｒｅｌａｔｅｄｔｏｔｈｅｍｉｃｒｏｚｏｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｗｏｏｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｎ⁃ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｚｏｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐｏｐｌａｒｓｔｒｅｓｓｗｏｏｄｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇｔｈｅｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｐｏｐｌａｒｓｔｒｅｓｓｗｏｏｄ，ｓｏａｓｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｌｏｓｓｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｄｅｆｅｃｔｓｏｆｐｏｐｌａｒｓｔｒｅｓｓｗｏｏｄａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒａｔｅ．Ｉｎｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｔｈｅｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ｍｉｃｒｏ⁃Ｒａｍａｎｉｍａｇｉｎｇｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒａｎｄｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｗｅｒｅｕｓｅｄｔｏｖｉｓｕａｌｌｙｅｘａｍｉｎｅｔｈｅｍｉｃｒｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｎｄｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｔｅｓｉｚｅ，ｄｅｇｒｅｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐｏｐｌａｒｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｎｄｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄｗｅｒｅｅｘａｍｉｎｅｄｕｓｉｎｇＸＲＤａｎｄＮＲＥＬ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗｅｒｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｔｈｅｍｉｃｒｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆｆｉｂｅｒｃｅｌｌｗａｌｌｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｎｄｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ．Ｔｈｅｇｅｌａｔｉｎｏｕｓｌａｙｅｒ（Ｇ）ｗａｓｗｅｌｌ⁃ｄｅｆｉｎｅｄｉｎｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｎｄｔｈｅｌｉｇｎｉｎｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆＧ⁃ｌａｙｅｒｗａｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｃｅｌｌｗａｌｌｗａｓｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｐｒｉｍａｒｙｗａｌｌ（Ｐ），ｓｅｃｏｎｄａｒｙｗａｌｌ（Ｓ１＋Ｓ２）ａｎｄｇｅｌａｔｉｎｏｕｓｌａｙｅｒ（Ｇ）．Ｓ３ｌａｙｅｒｗａｓｎｏｔｆｏｕｎｄａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓｏｆｅａｃｈｌａｙｅｒｗｅｒｅ０．６１，１．２２ａｎｄ２．５３μｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄｗａｓｔｙｐｉｃａｌｐｒｉｍａｒｙｗａｌｌ（Ｐ）ａｎｄｓｅｃｏｎｄａｒｙｗａｌｌ（Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３）．Ｔｈｅａｖｅｒａｇｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｗａｌｌｗｅｒｅ０．３３，２．２８ａｎｄ０．１４μｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｃｅｌｌｕｌｏｓｅｉｎｔｈｅｐｏｐｌａｒｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｒｅａ（５８．９１％）ｗａｓｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ（４１．５３％）．Ｔｈｅｌｉｇｎｉｎｃｏｎｔｅｎｔ（２１．９９％）ａｎｄｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅｃｏｎｔｅｎｔ（１２．０１％）ｏｆｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｗｅｒｅｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈｅｌｉｇｎｉｎｃｏｎｔｅｎｔ（２８．１０％）ａｎｄｈｅｍｉｃｅｌｌｕｌｏｓｅｃｏｎｔｅｎｔ（１７．０８％）ｉｎｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄａｒｅａ．Ｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｉｔｙｏｆｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｗａｓｈｉｇｈｅｒ㊀第３期朱玉慧，等：杨木应拉木微区结构可视化及化学成分分析ｔｈａｎｔｈａｔｏｆｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ．Ｔｈｅｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅｒｅｇｉｏｎｓｗｉｄｔｈａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｐｏｐｌａｒｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｗｅｒｅ２．６６ａｎｄ８．８４ｎｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅｗｉｄｔｈａｎｄｌｅｎｇｔｈｏｆｔｈｅｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄｗｅｒｅ２．６５ａｎｄ９．８７ｎｍ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄ；ＰｏｐｕｌｕｓｄｅｌｔｏｉｄｅｓＣＬ． Ｎａｎｙａｎｇ ；ｃｅｌｌｗａｌｌ；ｍｉｃｒｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ｃｈｅｍｉｃａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ㊀㊀应拉木是一种广泛存在于阔叶材倾斜或弯曲树干和枝条上方的非正常木材，其木纤维细胞壁中常存在着一层特殊的胶质层（Ｇ层）㊂由于胶质木纤维的存在，应拉木在加工过程中极易起毛，且难于干燥，易干缩㊁翘曲和开裂，利用范围也受到了很大的限制㊂因此，开展应拉木基础理论研究对应拉木材性改良和利用具有重要的现实意义㊂因应拉木特殊的结构，学者们对其作了很多研究㊂Ｇｏｓｗａｍｉ等［１］为了描述胶质层和次生细胞壁之间的功能相互依赖关系，对杨木应拉木木纤维和去除胶质层的木纤维分别进行了纳米结构表征和力学测试㊂周亮等［２］对欧美杨１０７应拉木和正常木的纤维形态和化学组成做了比较研究㊂苌姗姗等［３］利用氮气吸附法对杨木应拉木的孔隙结构进行了表征㊂同时，学者们也对胶质层及其与生长应力之间的关系作了大量的研究［４－５］㊂杨木由于其生长周期短㊁成材速度快㊁纹理直㊁结构均匀等优点，成为我国主要的速生材，并且在木材工业中的应用越来越广㊂但杨木极易受到环境和重力的影响，产生应拉木㊂笔者以无性系杨木（ＰｏｐｕｌｕｓｄｅｌｔｏｉｄｅｓＣＬ． Ｎａｎｙａｎｇ ）应拉木为研究对象，采用荧光显微㊁拉曼成像等技术研究杨木应拉木微区结构和化学成分，以期为了解杨木应拉木的宏观性质提供理论根据，从而减少因杨木应拉木缺陷造成的损失并提高其利用率㊂１㊀材料与方法１．１㊀试验材料试材取自河南省焦作市林场，１０年生无性系杨木（Ｐ．ｄｅｌｔｏｉｄｅｓＣＬ． Ｎａｎｙａｎｇ ）应拉木，在树木倾斜处锯取２ｃｍ厚的圆盘，并沿圆盘的南北向锯取２ｃｍ宽木条（年轮明显偏宽处为应拉区，另一侧为对应区），待用㊂１．２㊀光学及荧光显微镜分析在试样的应拉区和对应区分别截取小木块并软化，滑走切片机切取厚１０和２０μｍ的切片㊂１０μｍ的切片直接利用ＯＬＹＭＰＵＳＢＸ５１荧光显微镜进行横切面细胞壁木质素浓度的分析；２０μｍ的切片采用番红⁃固绿双染色法，酒精梯度脱水，甘油封片，ＯＬＹＭＰＵＳＢＸ５１显微镜观察样品横切面㊂１．３㊀透射电镜分析在试样的应拉区和对应区分别截取１ｍｍˑ１ｍｍˑ２ｍｍ的小木条，１％的高锰酸钾染色３０ｍｉｎ，丙酮梯度脱水，Ｅｐｏｎ⁃８１２树脂包埋，烘箱７０ħ固化７ｈ㊂固化完全的试样用超薄切片机切取厚５０ １００ｎｍ的切片，透射电子显微镜ＪＥＭ⁃１４００观察分析㊂１．４㊀区域化学分析在试样的应拉区和对应区分别截取小木块并软化，滑走切片机切取厚５μｍ的切片，置于载玻片上滴加适量重水，盖玻片封片㊂利用显微拉曼成像光谱仪ＤＸＲｘｉ进行观察分析，波长５３２ｎｍ㊂１．５㊀主要化学成分含量测定采用美国可再生能源实验室（ＮＲＥＬ）的标准方法［６］测定绝干样品中纤维素㊁半纤维素和木质素含量㊂其中，纤维素和半纤维素含量通过高效液相色谱仪测定，酸溶木质素由紫外分光光度计测定，酸不溶木质素由高温热解的方法测定㊂１．６㊀红外光谱测定磨粉机将试样磨成木粉，筛选通过孔径为０．１８ｍｍ的木粉，采用溴化钾压片法，红外光谱仪ＶＥＲ⁃ＴＥＸ８０Ｖ，Ｂｒｕｋｅｒ分析，扫描范围４０００ ４００ｃｍ－１，分辨率４ｃｍ－１，扫描次数为１６次㊂１．７㊀相对结晶度和晶体尺寸测定筛选通过孔径０．０７５ｍｍ的木粉，Ｘ射线衍射仪测定样品㊂采用Ｃｕ靶Ｋα辐射（λ＝０．１５４０６ｎｍ），电压４０ｋＶ，电流３０ｍＡ，扫描范围２θ为５ʎ ４５ʎ，步长０．０２ʎ，扫描速度２ʎ／ｍｉｎ㊂采用Ｓｅｇａｌ公式计算样品的相对结晶度（ＣｒＩ）：ＣｒＩ＝Ｉ００２－ＩａｍＩ００２ˑ１００％（１）式中：Ｉ００２为在２θ＝２２ʎ附近（００２）晶面衍射峰的最大强度；Ｉａｍ为在２θ＝１８ʎ附近处的无定形区域的衍射峰强度㊂根据谢乐公式（Ｓｃｈｅｒｒｅｒｆｏｒｍｕｌａ）［７］，计算晶体平均尺寸（Ｄ）：Ｄ＝ＫλＢｈｋｌｃｏｓθ（２）式中：Ｋ为形状因子，一般取０．９；λ为Ｘ射线波长，λ＝０．１５４０６ｎｍ；θ为衍射角；Ｂｈｋｌ为以弧度计算的（００２）晶面或（０４０）晶面半峰宽㊂一般（００２）晶面用来描述纤维素晶体的宽度，（０４０）晶面用来描述纤维素晶体的长度，单位为ｎｍ㊂５５林业工程学报第５卷２㊀结果与分析２．１㊀杨木木纤维微观构造分析无性系杨木应拉区和对应区木纤维光学图见图１㊂由图１可知，经过番红固绿双染色后，杨木应拉区木纤维细胞壁中呈绿色的胶质层（Ｇ）清晰可见，其余部位呈紫红色；对应区木纤维则完全呈现红色㊂应拉区中胶质层与次生壁产生了脱离，且部分存在褶皱，见图１ａ；而在对应区中无任何分离的现象，见图１ｂ㊂胶质层的分离是由于传统显微制片过程中产生的 边界效应 ，但当切片厚度大于１００μｍ时，胶质层的分离现象将不会出现［８］㊂图１㊀杨木木纤维显微构造图Ｆｉｇ．１㊀Ｏｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｉｎｆｉｂｅｒｓｏｆｐｏｐｌａｒｗｏｏｄ图２㊀杨木木纤维荧光图Ｆｉｇ．２㊀Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｉｎｆｉｂｅｒｓｏｆｐｏｐｌａｒｗｏｏｄ２．２㊀杨木木纤维荧光显微分析木材中木质素的浓度与其自发光强度成正比，故可直接利用荧光显微镜显示细胞壁中木质素的分布情况㊂无性系杨木应拉区和对应区木纤维荧光图见图２㊂由图２可知，杨木应拉区和对应区木纤维荧光强度最高处都为细胞角隅（ＣＣ）处，其次为复合胞间层（ＣＭＬ），这是由于木纤维细胞木质化是由细胞角隅开始，且在细胞角隅和胞间层沉积大量木质素㊂且杨木应拉区木纤维中除了胶质层（Ｇ）外，其余壁层荧光强度的强弱规律（图２ａ）与对应区木纤维（图２ｂ）一致，这表明其他壁层的木质化并不受胶质层的影响，与对应区木纤维的木质化过程一致，且木质化程度极高［９］㊂应拉区木纤维细胞壁中特有的Ｇ层荧光强度较弱，表明胶质层的木质素浓度较低㊂前人对胶质层化学成分的研究初期认为，其仅由高结晶度的纤维素组成，且微纤丝角小［１０］㊂随着实验技术的进步，多种方法都证实胶质层中存在少量木质素［１１－１３］㊂２．３㊀杨木木纤维透射电镜分析在形成层细胞活动期，原始细胞通过分裂形成新的细胞，随后初生壁（Ｐ）在胞间层两侧沉积㊂在细胞生长末期，新的纤维素微纤丝开始在初生壁内侧不断沉积，逐渐加厚形成次生壁外层（Ｓ１）㊁次生壁中层（Ｓ２）㊁次生壁内层（Ｓ３）㊂而在细胞壁形成的过程中，若树木生长受到外界的影响，则会在靠近细胞腔的内侧生成胶质层（Ｇ），从此形成胶质木纤维，通常形成以下３种结构：Ｐ＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋Ｇ，Ｐ＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｇ和Ｐ＋Ｓ１＋Ｇ［１４］㊂无性系杨木应拉区和对应区木纤维透射电镜图见图３㊂由图３可见，无性系杨木应拉区木纤维的次生壁结构为常见的Ｓ１＋Ｓ２＋Ｇ结构，未见Ｓ３层，对应区木纤维细胞壁次生壁壁层结构则为Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３㊂图３㊀杨木木纤维透射电镜图（５０００倍）Ｆｉｇ．３㊀Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅｉｎｆｉｂｅｒｓｏｆｐｏｐｌａｒｗｏｏｄ（５０００ˑ）应拉区木纤维细胞（图３ａ）中Ｓ１层㊁Ｓ２层和Ｇ层区分明显㊂其中，Ｓ１层和Ｓ２层的平均厚度分别为０．６１和１．２２μｍ，Ｇ层的平均厚度为２．５３μｍ，占纤维壁的比例最大，为应拉木纤维细胞中最厚的壁层㊂对应区木纤维细胞（图３ｂ）中Ｓ１层和Ｓ２层清晰可见且区分明显㊂其中，Ｓ１层的厚度（０．１５ ０．６４μｍ）在单个细胞内和所有细胞内都是多变的，其平均厚度为０．３３μｍ㊂最宽的Ｓ２层占纤维壁的比例最大，平均厚度为２．２８μｍ㊂木纤维中也存在Ｓ３层，但是，Ｓ３层厚度较薄（０．０８ ０．２１μｍ），平均厚度为０．１４μｍ，且并非在所有细胞中都清晰可见㊂与对应区相比，应拉区木纤维中Ｇ层为最厚层，Ｓ１层的厚度增大，Ｓ２层的厚度减小，整体厚度增大㊂２．４㊀区域化学的可视化分析由于木质素芳香环的对称伸缩振动会在１６００ｃｍ－１产生非常明显的拉曼特征峰，因此对１６００ｃｍ－１位移处进行积分便可得到木质素的拉曼成像［１５］㊂选定区域的杨木应拉区与对应区在细胞壁中木质素分布的光镜和拉曼成像见图４㊂颜色越明亮的区域说明拉曼信号强度越高，则表示细胞壁中木质素的浓度越高；相反颜色越暗，木质素浓度６５㊀第３期朱玉慧，等：杨木应拉木微区结构可视化及化学成分分析越低㊂从图４ａ可见，Ｇ层在光镜下清晰可见处于木纤维最内层；而在图４ｂ中Ｇ层，所在位置颜色较暗，表明Ｇ层木质素的相对含量较低，且各壁层木质素相对含量存在一定差异㊂由图４ｂ和４ｄ可知，杨木应拉区与对应区的木质素的分布规律基本一致，在ＣＣ和ＣＭＬ处沉积了大量木质素，其中ＣＣ处的木质素含量最高，在次生壁Ｓ中的木质素含量相对较低，且在细胞壁中的木质素的相对含量应拉区要明显低于对应区㊂ａ．应拉区光镜图；ｂ．应拉区显微拉曼图；ｃ．对应区光镜图；ｄ．对应区显微拉曼图㊂图４㊀杨木细胞壁中木质素的光镜图和拉曼成像图Ｆｉｇ．４㊀ＯｐｔｉｃａｌｍｉｃｒｏｇｒａｐｈｓａｎｄＲａｍａｎｉｍａｇｅｓｏｆｌｉｇｎｉｎｉｎｔｈｅｃｅｌｌｗａｌｌｏｆｐｏｐｌａｒｗｏｏｄ２．５㊀杨木试样主要化学成分含量分析杨木应拉区和对应区的主要化学成分含量见表１㊂由表１可知，杨木应拉区与对应区两者相比，化学组成含量具有明显差异㊂应拉区中纤维素的含量明显比对应区高，半纤维素和木质素含量则比对应区低，这也与前人的研究一致［１０，１６］㊂杨木应拉区与对应区化学成分明显不同的原因在于应拉区中存在大量的胶质木纤维㊂胶质木纤维细胞壁结构上具有特殊的Ｇ层，且Ｇ层厚度大于其他壁层㊂胶质层主要是以纤维素微纤丝的形态构成骨架结构，骨架间隙由多糖基质填充，含有少量木质素，且化学成分与相邻壁层存在很大差异［９］㊂表１㊀杨木应拉区和对应区的主要化学成分含量Ｔａｂｌｅ１㊀Ｃｏｎｔｅｎｔｏｆｍａｉｎｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｐｏｐｌａｒｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｎｄｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ％试样纤维素半纤维素木质素应拉木５８．９１１２．０１２１．９９对应木４１．５３１７．０８２８．１０２．６㊀红外光谱图分析杨木应拉区和对应区的红外光谱图见图５㊂由图５可知，应拉区木材与对应区木材两者红外光谱图具有明显差异㊂应拉区在１５９４和１５０９ｃｍ－１处的苯环碳骨架振动（木质素）［７，１７］吸收峰强度明显低于对应区，这说明在应拉区中木质素的含量低于对应区㊂在１７３０ｃｍ－１附近的Ｃ Ｏ伸缩振动（半纤维素乙酰基ＣＨ３Ｃ Ｏ）是半纤维素区别于其他组分的特征［７］，图中显示应拉木在此处强度减弱，这表明应拉区木材的半纤维素含量与对应木相比降低，与ＮＲＥＬ法的化学成分定量分析结果一致㊂图５㊀杨木应拉区和对应区的红外光谱图Ｆｉｇ．５㊀Ｉｎｆｒａｒｅｄｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｍｏｆｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｎｄｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ图６㊀杨木应拉区和对应区木材的Ｘ射线衍射图Ｆｉｇ．６㊀Ｘ⁃ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｏｆｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄａｎｄｏｐｐｏｓｉｔｅｗｏｏｄ２．７㊀杨木试样相对结晶度和晶体尺寸杨木应拉区和对应区木材的Ｘ射线衍射图见图６㊂典型的（１０１）㊁（００２）和（０４０）特征晶面的出现表明杨木应拉区和对应区的结晶类型都属于典型的纤维素Ⅰ晶型［７］㊂利用Ｓｅｇａｌ法测得的杨木应拉区和对应区的相对结晶度分别为４８．０６％和４１．０１％，应拉区的结晶度明显比对应区高㊂这是由于应拉区中存在大量胶质木纤维，其中Ｇ层的微纤丝倾角基本与树轴方向平行，同时木质素和半纤维素等不定型高聚物含量减少，使得纤维素结晶度增加［１６］㊂利用谢乐公式得出：杨木应拉区的晶区宽度为２．６６ｎｍ，长度为８．８４ｎｍ；对应区的晶区宽度为２．６５ｎｍ，长度为９．８７ｎｍ㊂根据正常天然纤维素的晶胞参数ｃ＝０．７８ｎｍ，可推断杨木应拉区和对应区纤维素晶区宽度均７５林业工程学报第５卷由３个晶胞构成㊂因为晶胞参数ｂ＝１．０３ｎｍ，所以杨木应拉区和对应区纤维素晶区长度分别由８个和９个晶胞构成㊂从数据可见，杨木应拉区与对应区纤维素结晶区尺寸的差异并不显著㊂３㊀结㊀论１）杨木应拉区木纤维细胞壁中存在特殊的Ｇ层，细胞壁结构为Ｐ＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｇ，对应区则为典型的Ｐ＋Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３㊂应拉区木纤维中Ｇ层（２．５３μｍ）最厚，对应区则为Ｓ２层（２．２８μｍ）㊂与对应区木纤维相比，应拉区木纤维Ｓ１层（０．６１μｍ）的厚度增大，Ｓ２层（１．２２μｍ）的厚度减小，整体厚度增大㊂２）杨木应拉区木纤维ＣＣ处的木质素浓度最高，其次为ＣＭＬ，然后为Ｓ层，浓度最低的壁层为Ｇ层，对应区木质素浓度与应拉区的规律基本一致；应拉区木质素相对含量低于对应区㊂杨木应拉区与对应区红外光谱具有明显差异，应拉区在１５９４，１５０９和１７３０ｃｍ－１３处的吸收峰强度都明显低于对应区，说明应拉区木材有较低的半纤维素和木质素含量；同时三大素含量也表明杨木应拉区木材具有典型的高纤维素含量㊁低半纤维素和木质素含量的特征㊂３）杨木应拉区木材的结晶度为４８．０６％，高于对应区的４１．０１％，而在晶体尺寸方面的差异并不明显㊂参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：［１］ＧＯＳＷＡＭＩＬ，ＤＵＮＬＯＰＪＷＣ，ＪＵＮＧＮＩＫＬＫ，ｅｔａｌ．Ｓｔｒｅｓｓｇｅｎ⁃ｅｒａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｏｆｐｏｐｌａｒｉｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌａｔｅｒａｌｓｗｅｌｌ⁃ｉｎｇｐｏｗｅｒｏｆｔｈｅＧ⁃ｌａｙｅｒ［Ｊ］．ＴｈｅＰｌａｎｔＪｏｕｒｎａｌ，２００８，５６（４）：５３１－５３８．ＤＯＩ：１０．１１１１／ｊ．１３６５－３１３ｘ．２００８．０３６１７．ｘ．［２］周亮，刘盛全，高慧，等．欧美杨１０７正常木与应拉木纤维形态和化学组成比较［Ｊ］．西北农林科技大学学报（自然科学版），２０１２，４０（２）：６４－７０．ＤＯＩ：１０．１３２０７／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｗａｆｕ．２０１２．０２．０２９．ＺＨＯＵＬ，ＬＩＵＳＱ，ＧＡＯＨ，ｅｔａｌ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｆｉｂｅｒｍｏｒｐｈｏ⁃ｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓｂｅｔｗｅｅｎｎｏｒｍａｌｗｏｏｄａｎｄｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｉｎｐｏｐｌａｒｃｌｏｎｅ１０７（ＰｏｐｕｌｕｓˑＥｕｒａｍｅｒｉｃａｎａｃｖ． Ｎｅｖａ ）ｔｒｅｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｗｅｓｔＡ＆ＦＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０１６，４０（２）：６４－７０．［３］苌姗姗，胡进波，ＣＬＡＩＲＢＲＵＮＯ，等．氮气吸附法表征杨木应拉木的孔隙结构［Ｊ］．林业科学，２０１１，４７（１０）：１３４－１４０．ＣＨＡＮＧＳＳ，ＨＵＪＢ，ＣＬＡＩＲＢ，ｅｔａｌ．Ｐｏｒｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒ⁃ｉｚａｔｉｏｎｏｆｐｏｐｌａｒｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｂｙｎｉｔｒｏｇｅｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ⁃ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉａＳｉｌｖａｅＳｉｎｉｃａｅ，２０１１，４７（１０）：１３４－１４０．［４］石洋，苌姗姗，胡进波．应拉木拉伸应力受胶质层影响及其形成机理研究［Ｊ］．中南林业科技大学学报，２０１７，３７（７）：１２３－１２９．ＤＯＩ：１０．１４０６７／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７３－９２３ｘ．２０１７．０７．０１９．ＳＨＩＹ，ＣＨＡＮＧＳＳ，ＨＵＪＢ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｅｎｓｉｌｅｓｔｒｅｓｓａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｇｅｌａｔｉｎｏｕｓｌａｙｅｒａｎｄｉｔｓｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｎｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，３７（７）：１２３－１２９．［５］ＦＡＮＧＣＨ，ＣＬＡＩＲＢ，ＧＲＩＬＪ，ｅｔａｌ．ＧｒｏｗｔｈｓｔｒｅｓｓｅｓａｒｅｈｉｇｈｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｂｙｔｈｅａｍｏｕｎｔｏｆＧ⁃ｌａｙｅｒｉｎｐｏｐｌａｒｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄ［Ｊ］．ＩＡＷＡＪｏｕｒｎａｌ，２００８，２９（３）：２３７－２４６．ＤＯＩ：１０．１１６３／２２９４１９３２－９００００１８３．［６］ＳＬＵＩＴＥＲＡ，ＨＡＭＥＳＢ，ＲＵＩＺＲ，ｅｔａｌ．Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｕｃ⁃ｔｕｒａｌｃａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅｓａｎｄｌｉｇｎｉｎｉｎｂｉｏｍａｓｓ［Ｒ／ＯＬ］．Ｃｏｌｏｒａｄｏ：Ｎａｔ⁃ｕｒａｌＲｅｓｏｕｒｃｅＥｃｏｌｏｇｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙ（ＮＲＥＬ），２０１１：１－１５．ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｎｒｅｌ．ｇｏｖ／ｂｉｏｍａｓｓ／ａｎａｌｙｔｉｃａｌ＿ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ．ｈｔｍｌ．［７］李坚．木材波谱学［Ｍ］．北京：科学出版社，２００３：１０４－１２１．ＬＩＪ．Ｗｏｏｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＳｃｉｅｎｃｅＰｒｅｓｓ，２００３：１０４－１２１．［８］ＣＬＡＩＲＢ，ＴＨＩＢＡＵＴＢ，ＳＵＧＩＹＡＭＡＪ．Ｏｎｔｈｅｄｅｔａｃｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇｅｌａｔｉｎｏｕｓｌａｙｅｒｉｎｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｆｉｂｅｒ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ，２００５，５１（３）：２１８－２２１．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１００８６－００４－０６４８－９．［９］ＰＩＬＡＴＥＧ，ＣＨＡＢＢＥＲＴＢ，ＣＡＴＨＡＬＡＢ，ｅｔａｌ．Ｌｉｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄ［Ｊ］．ＣｏｍｐｔｅｓＲｅｎｄｕｓＢｉｏｌｏｇｉｅｓ，２００４，３２７（９／１０）：８８９－９０１．ＤＯＩ：１０．１０１６／ｊ．ｃｒｖｉ．２００４．０７．００６．［１０］苌姗姗，石洋，刘元，等．应拉木胶质层解剖结构及化学主成分结构特征［Ｊ］．林业科学，２０１８，５４（２）：１５３－１６１．ＤＯＩ：１０．１１７０７／ｊ．１００１－７４８８．２０１８０２１８．ＣＨＡＮＧＳＳ，ＳＨＩＹ，ＬＩＵＹ，ｅｔａｌ．Ａｎａｔｏｍｉｃａｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｇｅｌａｔｉｎｏｕｓｌａｙｅｒｉｎｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｔｉａＳｉｌｖａｅＳｉｎｉｃａｅ，２０１８，５４（２）：１５３－１６１．［１１］ＢＥＮＴＵＭＡＬＫ，ＣÔＴÉＷＡＪ，ＤＡＹＡＣ，ｅｔａｌ．Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎｉｎｎｏｒｍａｌａｎｄｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄ［Ｊ］．ＷｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌ⁃ｏｇｙ，１９６９，３（３）：２１８－２３１．ＤＯＩ：１０．１００７／ｂｆ００３６７２１３．［１２］ＪＯＳＥＬＥＡＵＪＰ，ＩＭＡＩＴ，ＫＵＲＯＤＡＫ，ｅｔａｌ．ＤｅｔｅｃｔｉｏｎｉｎｓｉｔｕａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｌｉｇｎｉｎｉｎｔｈｅＧ⁃ｌａｙｅｒｏｆｔｅｎｓｉｏｎｗｏｏｄｆｉｂｒｅｓｏｆＰｏｐｕｌｕｓｄｅｌｔｏｉｄｅｓ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔａ，２００４，２１９（２）：３３８－３４５．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ００４２５－００４－１２２６－５．［１３］ＧＩＥＲＬＩＮＧＥＲＮ，ＳＣＨＷＡＮＮＩＮＧＥＲＭ．Ｃｈｅｍｉｃａｌｉｍａｇｉｎｇｏｆｐｏｐｌａｒｗｏｏｄｃｅｌｌｗａｌｌｓｂｙｃｏｎｆｏｃａｌｒａｍａｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ［Ｊ］．ＰｌａｎｔＰｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，２００６，１４０（４）：１２４６－１２５４．ＤＯＩ：１０．１１０４／ｐｐ．１０５．０６６９９３．［１４］ＣＬＡＩＲＢ，ＤÉＪＡＲＤＩＮＡ，ＰＩＬＡＴＥＧ，ｅｔａｌ．ＩｓｔｈｅＧ⁃ｌａｙｅｒａｔｅｒ⁃ｔｉａｒｙｃｅｌｌｗａｌｌ？［Ｊ］．ＦｒｏｎｔｉｅｒｓｉｎＰｌａｎｔＳｃｉｅｎｃｅ，２０１８，９：６２３．ＤＯＩ：１０．３３８９／ｆｐｌｓ．２０１８．００６２３．［１５］王旋，刘竹，张耀丽，等．木材微区结构表征方法及其研究进展［Ｊ］．林产化学与工业，２０１８，３８（２）：１－１０．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊｉｓｓｎ．０２３５－２４１７．２０１８．０２．００１．ＷＡＮＧＸ，ＬＩＵＺ，ＺＨＡＮＧＹＬ，ｅｔａｌ．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｏｆｗｏｏｄｍｉｃｒｏ⁃ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｇｒｅｓｓ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＩｎｄｕｓｔｒｙｏｆＦｏｒｅｓｔＰｒｏｄｕｃｔｓ，２０１８，３８（２）：１－１０．［１６］石江涛，王丰，骆嘉言．杂交鹅掌楸应力木解剖特征及光谱分析［Ｊ］．南京林业大学学报（自然科学版），２０１５，３９（３）：１２５－１２９．ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－２００６．２０１５．０３．０２３．ＳＨＩＪＴ，ＷＡＮＧＦ，ＬＵＯＪＹ．Ａｎａｔｏｍｉｃａｌｆｅａｔｕｒｅａｎｄｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏ⁃ｐｙｏｆｒｅａｃｔｉｏｎｗｏｏｄｉｎＬｉｒｉｏｄｅｎｄｒｏｎｃｈｉｎｅｎｓｅˑＬ．ｔｕｌｉｐｉｆｅｒａ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＦｏｒｅｓｔｒｙＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎ），２０１５，３９（３）：１２５－１２９．［１７］ＣＨＡＮＧＳＳ，ＳＡＬＭÉＮＬ，ＯＬＳＳＯＮＡＭ，ｅｔａｌ．Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎｏｆｃｅｌｌｗａｌｌｐｏｌｙｍｅｒｓｄｕｒｉｎｇｍａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｐｏｐｌａｒｔｅｎ⁃ｓｉｏｎｗｏｏｄｂｙＦＴＩＲｍｉｃｒｏｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔａ，２０１４，２３９（１）：２４３－２５４．ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ００４２５－０１３－１９８０－３．（责任编辑㊀梁辉）８５。
动态氮吸附孔径分布测试的原理和方法
动态氮吸附孔径分布测试的原理和方法动态氮吸附孔径分布测试的原理和方法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。
国际上，一般把这些微孔按尺寸大小分为三类：孔径≤2nm为微孔，孔径=2~50nm为中孔，孔径≥50nm为大孔,其中中孔具有最普遍的意义。
用氮吸附法测定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/P），P为氮气分压，P0为液氮温度下氮气的饱和蒸汽压；当P/P在0.05~0.35范围内时，吸附量与（P/P）符合BET方程，这是氮吸附法测定粉体材料比表面积的依据；当P/P≥0.4时，由于产生毛细凝聚现象，即氮气开始在微孔中凝聚，通过实验和理论分析，可以测定孔容、孔径分布。
所谓孔容、孔径分布是指不同孔径孔的容积随孔径尺寸的变化率。
所谓毛细凝聚现象是指，在一个毛细孔中，若能因吸附作用形成一个凹形的液面，与该液面成平衡的蒸汽压力P必小于同一温度下平液面的饱和蒸汽压力P，当毛细孔直径越小时，凹液面的曲率半径越小，与其相平衡的蒸汽压力越低，换句话说，当毛细孔直径越小时，可在较低的P/P压力下，在孔中形成凝聚液，但随着孔尺寸增加，只有在高一些的P/P0压力下形成凝聚液，显而易见，由于毛细凝聚现象的发生，将使得样品表面的吸附量急剧增加，因为有一部分气体被吸附进入微孔中并成液态，当固体表面全部孔中都被液态吸附质充满时，吸附量达到最大，而且相对压力P/P也达到最大值1。
相反的过程也是一样的，当吸附量达到最大（饱和）的固体样品，降低其相对压力时，首先大孔中的凝聚液被脱附出来，随着压力的逐渐降低，由大到小的孔中的凝聚液分别被脱附出来。
设定粉体表面的毛细孔是圆柱形管状，把所有微孔按直径大小分为若干孔区，这些孔区按大到小的顺序排列，不同直径的孔产生毛细凝聚的压力条件不同，在脱附过程中相对压力从最高值（P）向下降低时，先是大孔后再是小孔中的凝聚液逐一脱附出来，显然可以产生凝聚现象或从凝聚态脱附出来的孔的尺寸和吸附质的压力有一定的对应关系，凯尔文方程给出了这个关系：rk = -0.414 log(P/P) (1)rK 叫凯尔文半径，它完全取决于相对压力P/P，即在某一P/P下，开始产生凝聚现象的孔的半径，同时可以理解为当压力低于这一值时，半径为rK的孔中的凝聚液将气化并脱附出来。
基于低温氮实验的硫化矿石吸附性能及其孔隙结构特征
基于低温氮实验的硫化矿石吸附性能及其孔隙结构特征阳富强;黄贤煜【摘要】为揭示硫化矿石吸附孔的分形特征,采集国内某铜矿矿样进行低温氮吸附实验.利用QuadraSorb SI系列比表面测定仪分析粒径分别为0.300,0.125和0.088 mm 3种矿样的孔隙特征;运用FHH模型计算出各个矿样的分形维数,进一步分析硫化矿样的气体吸附能力与孔隙参数、分形维数之间的关系.研究结果表明:硫化矿样粒径越小,矿样微孔的比表面积和孔体积越大;硫化矿样对气体吸附一般发生在孔径为3～4 nm的微孔上;分形维数增大,微孔含量随之增高,比表面积也相应增大,孔表面则表现越粗糙且趋向于三维空间;分形维数反映了矿样的气体吸附能力,即分形维数与吸附能力具有正相关性.因此,由于硫化矿样粒径减小而引起的复杂孔隙结构及高分形维数,使得矿样更加容易吸附空气中的氧气而发生氧化自燃.%In order to uncover the fractal characteristics of adsorption-pores of sulfide ores,representative samples were collected from Dongguashan Copper Mine to carry out the low temperature nitrogen adsorption experiment.The QuadraSorb Si specific surface area and pore size distribution analyzer were used to analyze the characteristics of different pore sizes (0.250,0.125 and 0.088 mm in diameter,respectively).FHH (Frenkel-Halsey-Hill) model was performed to calculate their fractal dimensions;the relationship between gas adsorptive capacity of sulfide ores and its pore structure parameter & its fractal dimension and further was analyzed.The results show that the smaller particle size of sulfide ores is associated with the larger microporous specific surface area and pore volume;gas adsorption on sulfide ores generally occurs in the micropores varying from 3 nm to 4nm and the higher the fractal dimension,the more the micropore.The specific surface area becomes larger accordingly,and the pore surface is rougher and tends to three-dimensional space.The value of fractal dimension indicates the adsorptive capacity of samples,and the fractal dimension is positively correlated with the adsorptivecapacity.Therefore,the high fractal dimension and the complex pore structures caused by the decrease of smaller particle size of sulfide ores can lead to the great possibility of oxidation and spontaneous combustion.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(048)008【总页数】7页(P2180-2186)【关键词】硫化矿石;粒径;低温液氮吸附;孔隙;分形维数;吸附能力;氧化自燃【作者】阳富强;黄贤煜【作者单位】福州大学环境与资源学院,福建福州,350116;福州大学环境与资源学院,福建福州,350116【正文语种】中文【中图分类】X936疏松的硫化矿床与爆破堆积的硫化矿石作为多孔介质，一旦暴露在空气中，将不断吸附氧气分子并放出热量，在一定环境条件下极可能引发硫化矿石的自燃灾害[1−2]。
木材孔隙连通性评价研究进展
木材孔隙连通性评价研究进展金枝;李伯涛;尹江苹;陈倩;付跃进;吕斌【期刊名称】《林业科学》【年(卷),期】2022(58)5【摘要】木材孔隙之间形成的互通网络结构是木材中水分迁移、药剂渗透的主要途径,对木材干燥、浸渍和改性等工艺质量起着决定性作用,也是影响木质产品吸音、保温和调湿等功能特性的重要因素。
当前,木材孔隙结构评价指标主要包括孔隙度、孔径与孔径分布、孔体积、密度、比表面积、孔隙形貌和分形维数等,针对孔隙连通性评价尚未开展全面、系统探索。
本文围绕吸附分析法、核磁共振法和计算机断层扫描三维成像法3类孔隙表征技术在木材孔隙及连通性评价方面的研究进行回顾与总结,并提出科学问题与展望,旨在进一步促进木材原料孔隙特征信息深度挖掘,为木材高效利用及其制品质量提升提供有力数据支撑。
今后,应在以下方面开展更深入的实践:1)木材孔隙连通性评价体系构建,首先,形成木材孔隙连通性评价理论基础和研究方法,即对现有方法的适用性和准确性进行评估和验证,结合木材孔隙特征进一步修正理论模型并优化相应评价方法;其次,通过多种表征技术联合互补,完善评价范围及评价指标量化等研究内容,提高木材孔隙连通性评价体系的完整性与全面性。
2)木材孔隙空间拓扑结构解译,木材孔隙分布与连通在纵、径、弦向各不相同,孔径大小差异大,形貌多样且交联互通程度不一,具有十分复杂的空间拓扑结构。
木材孔隙连通性评价研究可为木材孔隙空间拓扑结构解译开拓新的空间,在充分提炼特征指标参数的基础上,结合数据挖掘技术,通过对特征指标数据间潜在关系及规则的深度解析实现木材孔隙空间拓扑结构的全面解译,促进传统表征技术及评价体系的升级和优化。
【总页数】10页(P177-186)【作者】金枝;李伯涛;尹江苹;陈倩;付跃进;吕斌【作者单位】中国林业科学研究院木材工业研究所【正文语种】中文【中图分类】S781【相关文献】1.木材多尺度孔隙结构及表征方法研究进展2.高石梯-磨溪区块碳酸盐岩储层孔隙连通性综合评价3.中国石化无锡石油地质研究所实验地质技术之基于熔融合金注入的孔隙连通性分析技术4.页岩有机质孔隙形成、保持及其连通性的控制作用5.页岩储层微观孔隙特征及连通性表征综述因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
３ １ｓ ｔ ｈ ｒ ｓ ｅｈ ｒｔ ｎｐ ｌ ｅ ，Ｕ ｉｅｓ ６Ｍｏ ｔｅ ｉｒ Ｆ ａ ｃ ４ ９ ） ． ｎｔ ｕ Ｃ ａｌ ｒａｄ ｔｅｌ ｒ ｎｖｒｉ ｎｐ ｎｅ ｉｔ ｅＧ Ｍｏ ｉ ｔ ２ ｒｎ ｅ３ ２ ６
摘 要 ： 在 常 规 解 剖特 征 分 析 的基 础 上 ， 用 氮 气 吸附 法 对 杨 木 应 拉 木 的 比表 面 积 及 孔 径 分 布 等 孔 结 构 参 数 进 行 采
Ｎｉｒ ｇ ｎ Ａｄ ｏ ｐｔｏ Ｄｅ ｏ ｐ ｉ ｎ Ｍ ｅ ｈ ｄ ｔ ｏ ｅ ｓ ｒ ｉ ｎ－ ｓ ｒ ｔｏ ｔｏ
Ｃ ａ ｇＳ ａ ｓ ａ Ｈ ｉｂ Ｃ ａ ｒｎ Ｑ ｉｎ ｒ ｒｎ ｏｓ ｈｎ ｈｎｈｎ ｕＪ ｏ ｎ ｌｉ Ｂ ｕ ｏ ｒ ｕｇ ａｄＦ ａ￣ ｉ ｅ
（ ． ｏ ｅｅｏ １Ｃ ｌｇ ｌ ｆＭａｅｉｌ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｇｎｅｉ Ｃ ｎｒｌ ｏｔ Ｕ ｉ ｒｔ ｏ ｏｅ ｒ ａ ｄＴｃｎ ｌ ｙ Ｃ ａ ｇｈ １０４； ｔ ａ Ｓｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｇ， ｅｔ ｕｈ ｎｖ ｓｙ ｆＦｒｓｙ ｎ ｅｈｏｏ ｈ ｎｓａ４ ０ ０ ｒ ｅ ｎ ａＳ ｅ ｉ ｔ ｇ
第４ ７卷 第 ｌ ０期
２０１１年 １ 月 ０
林
业
科
学
Ｖｏ ． １ ４７， ．１ Ｎｏ ０
ＳＣＩ ＥＮＴＩ Ａ
Ｓ ＬＶＡＥ Ｉ
Ｓ ＮＩ Ｉ ＣＡＥ
Ｏｃ ．， ｔ ２０ １１
氮 气 吸 附法 表征 杨 木 应 拉 木 的孔 隙结 构
苌 姗 姗 胡 进 波 ＣａｒＢ ｕ ｏ Ｑ ｉｎ ｒ ｒｎ ｏｓ ｌｉ ｒｎ ｕｇ ａｄＦａ ｇｉ ｅ
在 不改 变材料 原始 特 性 的 基础 上 ， 定 量得 到微 观 能
基 金 项 目 ：湖南 省 自然 科 学基 金 资助 项 目（ １Ｊ０ ６ ，高 等 学 校博 士 学 科 点 专 项科 研 基 金 资 助 课 题 （ ００ ３ １２０ ３ ，中南 林 业 科 技 大 １Ｊ ２ ） ４ ２ １４ ２ １００ ） 学 引 进 高 层 次 人 才 科 研 启 动 基 金 资 助 课 题 （ ０ ０ １ ， 南 省 教 育 厅 资 助 科 研 项 目 （ ９ １ ０ ， 南 林 业 科 技 大 学 校 青 年 基 金 资 助 课 题 １４ １０） 湖 ０ Ｃ ０７） 中
和 狭缝 状 孔 隙 ， 径 为 ５ａ 的孔 体 积 分 布 密度 最 大 ， 径 在 ４— ｍ 的孔 体 积 占总孔 体 积 的 ７ ．％ ， 径 超 过 １ ｍ 孔 ｍ 孔 ７ａ ４４ 孔 ５ｎ 的 孔体 积 占总 体 积 的 １． ％ 。杨 木应 拉 木 中 大 量存 在 的 中孑 孔 隙 可 归 因于 应 拉木 木 纤 维 中 的厚 壁 胶质 层 。 ０８ Ｌ
２ Ｌ ｂ ｒｔｉ ｅＭ＆ａ ｉｕ ｔＧ ｎｅＣｖｌ Ｌ Ｃ） ｎｖｒ ｔ Ｍｏ ｔ ｌ ｅ ２ Ｍｏ ｔ ｌｅ ， ４ ９ ，Ｆ ａ ｃ ； ． ａ ｏａｏｒ ｄ ｅ ｎｑ ｅ ６ ｉ ｉ （ ＭＧ ，Ｕ ｉ ｓ ６ ｎ ｅｌ ｒ ， ｎ ｅ ｉ ３ ０ ５ ｒ ｎｅ ｅ ｉ ｅ ｉ ｐ ｉ ｐ ｌｒ ３ １ｓ ｔ ｈ ｒ ｓＧ ｒａｄ ｎ ｅ ｉ ，Ｕ ２ ３ Ｕ ｉ ｒ ｔ ． ｎｔ ｕ Ｃ ａ ｌ ｅｈ ｒｔ ｉｔ ｅ Ｍｏ ｔ ｌｅ ｐ ｌ ｒ ＭＲ ５ ５ ｎｖ ｓ ￣Ｍｏ ｔｅ ｉ ， ｎ ｅ ｉ ， ４ ９ ，Ｆ ａ ｃ ） ｅｉ ｎｐ ｌｅ ２ Ｍｏ ｔ ｌ ｅ ３ ２ ６ ｒ ｎｅ ｌｒ ｐ ｌｒ Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔ ｎ ｌ ａ ａ ｏ ｃ ｌ ａ ａ ｙ ｉ ，ｔ ｅ ｐ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｓ ｏ ｏ ｌ ｒ ｔ ｎ ｉ ｎ ｗｏ ｄ，ｓ ｃ ｓ ｓ ｅ ｉ ｃ ｓｒ ｃ ： ｓ ｄ ｏ ｈ ｏ ｖ ｎ ｉ ａ ｎ ｔ ｍｉ ａ ｎ ｌ ｓ ｓ ｈ ｏ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ｆｐ ｐ ａ பைடு நூலகம் ｓｏ ｏ ｏ ｕ ｈ ａ ｐ ｃｆ ｉ ｓ ￣ａ ｅ ａ ｅ ｕ ｃ ｒ ａ，ｐ ｒ ｏ ｕ ｎ ｒ ｉ ｅ ｄ ｓｒｂ ｔ ｎ ｒ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｅ ｙ ｎ ｔｏ ｅ ｄ ｏ ｐ ｉ ｎ ｄ ｓ ｒ ｔｏ ｔ ｏ ． Ｔｈ ｏ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ａ ｄ ｐｏ ｅ ｓ ｚ ｉｔｉ ｕ ｉ ｓ ｗｅ ｅ ｃ ａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｂ ｉ ｇ ｎ ａ ｓ ｒ ｔｏ — ｅ ｏ ｐ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｒ ｅ
（ ０ ８ ３ Ｂ） ２ ０ ００ 。
第１ ０期
苌 姗 姗 等 ： 气 吸 附 法 表 征 杨 木 应 拉 木 的 孔 隙 结 构 氮
结 构 的 统 计 信 息 ， 能 揭 示 材 料 的 总 体 特 征 更
（ ａ ｎｉ ｅ ａ．２ ０ ； ｕｇ ａｄｅ ａ． ２ ０ ） Ｖ ｌ ｔ ｔ １ ０ ５ Ｑ ｉｎｒ ｔ １ ０ ８ 。本文 ｅ ｎ ， ，
ｓ ａ ｅ ｆｔｅ ｐ ｒ ｓｗｅｅ ｅ ｔｍａｅ ｙ ｎｔｏ ｅ ｄ ｏ ｐ ｉｎ ｉｏｈ ｒ ．Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｈ ｗ ｈ ｔｐ ｐ ａ ｅ ｓｏ ｏ ｔ ｈ ｐ ｓｏ ｈ ｏ ｅ ｒ ｓｉ ｔｄ ｂ ｉ ｇ ｎ ａ ｓ ｒ ｔ ｓｔ ｅｍｓ ｒ ｏ ｅ ｒ ｓ ｌ ｓ ｏ ｔａ ｏ ｌｒｔｎ ｉｎ ｗｏ ｄ ｗｉ ＢＥＴ ｓ ｈ
应 拉木是 树 木 中的非 正 常 木 材 ， 泛 存 在 于 阔 广 叶材倾 斜树 干或 树枝 的上 侧 （ｓｂａｄ ｔ １ ９ ２ Ｉｅｒｎ ｓ ． ７ ） ｅ ａ ，１
中 ， 引起应 拉木微 结构 网络 的收缩 和塌 陷 ， 会 造成 应 拉木 的纵 向收缩异 常大 ， 致使 木材 多翘 曲和开裂 ， 给 加 工和 利用带 来 困难 。要解 决 这 些 问 题 ， 就需 要 详 细 了解 应拉 木 内部 孑 径 分布这 个最 基础 的参数 。 目 Ｌ 前 研究 木材孔 隙结 构主 要采用 电子 显微镜 直接 观察
法 （ 丽 娟 等 ，２ ０ ；董 卫 国 等 ，２ ０ 。 Ｔ Ｍ， 王 ０５ ０ ７） Ｅ
和 部分 速生 阔 叶材 垂 直 树 干 中 （ 盛 全 等 ，１９ ） 刘 ９６ ， 通 过产 生 高拉伸 应力使 树 干或枝 维 持 自然 角度 方 向 （ ｒｒｐ ９ ４； ｉ ｅ ｅ ａ． ９ １ 。许 多 应拉 木 Ｗａｄｏ ，１６ Ｆｓ ｒ ｔ １ ８ ） ｈ ，１
ｍｅｏ ｏｏｉ （ ｏｅｓ ｅｂｔ ｅ ｎ２— ０ ｎ ｓｐ ｒｓ ｙ ｐ ｒ ｉ ｅｗ ｅ ５ ｍ）ｗｔ ｎ ｂ ｔｅａ ｄｓ ｔ ｈ ｐ ｏｅ ｓｗ ｌ ａ ｅｔｉ ｍ ｕ ｔ ｆｍｉ ｏ ｏｅ ｔ ｚ ｉ ｉｋ ｏ ｌ ｎ ｌ ａ ｅｐ ｒ ，ａ ｅｌ ｓａｃｒ ｎ ａ ｏ ｎ ｃ ｐ ｒｓ ｈ ｔ ｉｓ ａ ｏ ｒ
研究 ， 并通 过 解 析 氮 气 吸附 等 温 线判 断 孔 隙 的形 状 。结果 表 明 ： 木 应 拉木 Ｂ Ｔ比表 面积 为 ２． ｇ 是 对应 木 杨 Ｅ １９ｍ ・ ～，
的ｌ ３倍 ； 木 应 拉 木 试样 具 有 完 好 的介 孑 特 征 （ 杨 Ｌ 孔径 ２— ０ａ ， 具 有 一 定 量 的微 孔 和 大孔 ；内部 存 在 “ 水瓶 ” ５ ｍ）并 墨 状
ａｔｉ ｕｅ ｏｔ ｅ ｔ ｉｋ ｇ ｌｔｎ ｕ ａ ｅ ｎ ｐ ｐａ ｅ ｓｏ ｏ ． ｔｒｂ ｔｄ ｔ ｈ ｈｃ ｅａｉ ｏ ｓｌｙ ｒｉ ｏ ｌｒｔｎ ｉｎ ｗｏ ｄ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ｔ ｎ ｉ ｎ ｗｏ ｄ；ｐ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｅ ｓｏ ｏ ｏ ｅ ｓｒ ｃ ｕ ｅ；ｎ ｔｏ ｅ ｄ ｏ ｐ ｉ ｎ— ｅ ｏ ｐ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｉ ｇｎ ａ ｓｒｔ ｒ ｏ ｄ ｓ ｒ ｔｏ ｔ ｏ
收 稿 日期 ： ０ ０—０ ２ ； 回 日期 ： ０ ０—０ ２１ ６— １ 修 ２１ ７～１ 。 ０
Ｈ Ｔ Ｍ，Ｔ Ａ Ｍ 等分 析技术 存在 制样 难 、 品易 Ｒ Ｅ Ｓ Ｍ， Ｆ 样 损坏等 缺点 ， 而且 只能进 行定 性研究 ， 不能 对孔 隙分
布 、 体积 、 表 面积进 行定量 表 征 ；而 氮气 吸 附法 孔 孔
ａ ｄ ｎａ ｒ ｐ ｒｓ ｎ ｌ ｃ ｏ ｏ ｅ ．Ｔｈ ｘ ｍｕ ｖ ｌ ｅ ｏ ｏ ｅ ｓ ｚ ｉ ｔｉ ｕ ｉ ｎ ａ ｐ ａ ｓ ａ ｍ ． Ｔ ｅ ｐ ｒ ｏｕ ｔ ｉ ｍｅ ｅ ａ ｇ ｎ ｅ ｍａ ｉ ｍ ａ ｕ ｆ ｐ ｒ ｉｅ ｄ ｓ ｒ ｔ ｐ ｅ ｒ ｔ５ ｎ ｂ ｏ ｈ ｏ ｅ ｖ ｌ ｍｅ ｗｉｈ ｄ ａ ｔ ｒ ｒ ｎ ｉ ｇ
以含有 胶质纤 维 为 特征 ， 而胶 质层 的微 细 结 构对 应
拉 木 的材性 和加 工 利 用有 重 要 的影 响 ， 别 是 对应 特 拉 木 的 干 缩 特 性 有 着 直 接 的 影 响 （ ａ ｇ ｅ ａ． Ｆ ｎ ｔ １ ， ２ ０ ａ ２ ０ ｂ 。有 研 究 表 明 （ ｌｉ ｅ ａ． ０ ８ ： ０８ ； ０８ ） Ｃａ ｔ １ ｒ ，２ ０ ） 由于胶 质层具 有 凝胶 胶 体 的一 些 性 质 ， 干 燥 过程 在
ｆｏ ４ —７ ｎ ｍａ ｅ ｐ ７ ． ｒ ｍ ｍ ｋ ｓｕ ４ ４％
ｏ ｈ ｏａ ，ａ ｄ ｌｒ ｅ ｈ ｎ １ ｎ ， １ ． ％ ． Ｔ ｅ ｈｇ ｍｏ ｎ ｆｍｅ ｏ ｏｅ ａ ｅ ｆｔ ｅ ｔｔｌ ｎ ａ ｇ ｒｔ ａ ５ ｍ ０ ８ ｈ ｉｈ ａ ｕ ｔｏ ｓ ｐ ｒｓ ｃ ｎ ｂ
根据 生长 应 力 指 示 值 Ｇ Ｉ 取 应 拉 木 和 对 应 木 试 Ｓ选 样 ， 即浸 泡在 水 中防止 干缩 。 立 １２ ２ 显微 观 察 用 滑走 式 切 片机 切 出 １ ｍ 厚 ． ． ２
在 常规 解 剖特 征 分析 的 基 础上 ， 用 Ａ Ａ ０ ０型 利 Ｓ Ｐ２ １ 比表 面积 和孔径 分析 仪对 杨木 应拉 木 的： 径 分 布及 『 Ｌ 比表 面积特 征进 行测 定 ， 通过 解析 氮气 附等温 线 ， 对 杨木 应拉 木 的孔 隙 结 构进 行 表 征 ， 为全 面 认 识 应