图1物理吸附等温线的最新分类
图2 典型氮气吸脱附等温线
理论上,通过实验得到的等温线为累积吸附量。也就是说,在吸附过程中,随着压力的持续增加,吸附量应保持不变(即在该压力下没有发生吸附)或持续增加(即在该压力下发生了吸附)。而在脱附过程中,随着压力的持续减小,在相应的压力下吸附的气体分子逐渐脱离样品的表面。理论上,如果不考虑表面张力的作用,吸附曲线与脱附曲线应保持重合(图3)。由于表面张力作用的存在,导致在某一压力下吸附的分子不能在该压力下发生脱附。随着压力的进一步下降,这部分吸附的分子会进一步发生脱附,由此得到的吸附线与脱附线之间并不重合,形成了如图2所示的滞后环。在0.4~0.95之间的滞后环通常被看作介孔材料的典型特征。图3
然而,在实际上通过物理吸附实验得到的等温线与图1中IUPAC提出的分类方法并不一致,本文结合实验中得到的一些“诡异”的等温线谈一下这些引起这些诡异的等温线的原因,并给出相应的解决方案。图4
图4中的这种现象主要是由于在实验过程中液氮液面的逐渐下降,导致样品所处的等温环境发生的变化,温度逐渐升高引起的。图4中的等温线多见于吸附量较大的多孔材料。对于这类材料除了应选择合适的样品量之外(不宜加入过多的样品量,由此会导致实验时间延长),还应注意根据实验所使用的杜瓦瓶的容积来及时添加液氮,使样品始终处于等温的环境下。图5
3. 等温线的吸附支和脱附支在较高的相对压力下的吸附量随压力的升高而下降图6
图7
4. 等温线的吸附支和脱附支之间出现了两个交点,呈8字形图8
5 等温线的吸附支和脱附支不闭合图9
图10