多孔材料孔结构表征

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。
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。
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。 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。
2 1
洞来说，其半径r为：
2 cos r P
（2）
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。
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ห้องสมุดไป่ตู้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。
3. 孔结构的表征技术
3.2.2第Ⅱ类吸附等温线
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。
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。
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。
多孔材料孔结构表征
目
1
录
引言
2
多孔材料的特性
3
孔结构的表征技术
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。
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。
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： ①孔径； ②孔径分布； ③孔形态； ④孔通道特性等
3. 孔结构的表征技术
3. 孔结构的表征技术
总 结 显微法是研究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。 对于孔径在30nm以下的纳米材料，常用气体 吸附法来测定其孔径分布；而对于孔径在 100μm以下的多孔体，则常用压汞法来测定 其孔径分布。
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。
3. 孔结构的表征技术
3.3.1压汞法测试原理
从公式（2 ）可以看出，当△P增大时， 压汞法是通过测量施加不同压力时进入多孔材料中的汞 的量来进行孔的表征。它依据的原理类似于 Laplace公式（1） 能进入汞的孔的半径就减小。因此测试不同
2 cos 压力下进入多孔材料中汞的量就可以计算出 P P P （1） r 相应压力下，大于某半径 r 的孔洞的体积， 而公式（1）的压力差是用来排除孔中的液体，而压 从而根据孔洞形状可以得出孔的尺寸分布以 汞法所施加的压力是用来把汞压入孔中，因为汞对于待测 试材料来说是不浸润的， cosθ 为负值，所以对于圆柱形孔 及比表面积。
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。
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 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。
2. 孔结构的表征技术
例子 我们以沸石为例，现有制得的两 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
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。