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一般把微纳米粉体表面上的孔按其尺寸分为三类,孔径大于50nm为大孔,孔径在2至50nm为中孔或介孔,孔径小于2nm称为微孔。从理论上说,氮吸附法测定孔径分布只适合于介孔。随着技术的不断进步,氮吸附法测孔的范围已可扩大至0.35~500nm的范畴,再大的孔需用压汞法测定,0.35nm已到微孔的极限,再小已无意义。测定微孔的技术非常复杂,因为,在氮气相对压力很低( 0.01)时才能发生微孔填充,孔径在0.5~1nm的孔只有在氮分压小于0.00001时,才能产生微孔填充,动态法是无能为力的,静态容量法需要氮气压力小于1Pa, 为了测定更细微的孔,常采用分子泵,采用氩气作为吸附质比较有利,他产生微孔填充的压力比氮气高,另一种可行的方法是采用CO2作吸附质在室温进行吸附,可以无需分子涡轮泵级的真空度。微孔分析的方法也很多,有D-R法、t-图法、 αs- 图法、 HK 、SF法、 NLDFT法等,其中t-图法相对比较实用。t-图法中,吸附量V被定义为吸附统计层厚t的函数,关键在于选择适当的t曲线,由V-t图中,可以很方便的得到比表面积、微孔孔径、微孔体积,在活性炭等微孔材料的分析中应用较多,效果很好。
1. 微孔:指孔径<2nm的孔;2. 微孔的常规测试方法:◎ 用测介孔的仪器和介孔分析的基本假设,向微孔方向延伸,①孔径和填充压力仍用Kelvin方程处理;②填充于孔中的氮取液氮的密度;◎ 可用t-图法或D&R法,求出<2nm以下微孔的总孔体积、总内表面积;还可用MP法粗略的算出2nm到~1nm之间的孔容/孔径分布;◎ 关键是:选择好“标准等温线”,需要有“标准等温线”的数据库和正确的分析方法;◎ 缺点是:仍采用介孔分析的基本假设来分析微孔是不确切的;不能精确测定微孔区的等温吸附曲线和精确的微孔孔容/孔径分布;3. 微孔分布的精确测试方法:◎ 与上述常规测试方法有重大差别;◎ 微孔精确测试仪器有极高的真空要求,测试系统的实际真空需≤10-3Pa,氮气相对压力P/Po需达到10-8数量级,因此需采用双级真空系统,即用机械泵做前级泵,再加分子泵(或其他二级真空泵)作为二级真空系统;◎ 需有准确测量10-3Pa量级的多级压力传感器;有低压下压力的精密控制系统,在P/Po<0.1的区间可控点应超过100个点;◎ 需有专用的微孔分析软件:HK、FS或NLDFT等;◎ 可以精确测定P/Po在10-7到10-1之间的等温吸附曲线;可以精确测定孔径从0.35到2nm之间的总孔体积、孔容/孔径分布和最可几孔径
微孔分布测试仪主要应用领域:催化剂,广泛用于石化、化工、医药、食品、农业、精细化工等领域;吸附剂,如活性炭、分子筛、活性氧化铝等,广泛用于环保领域;颜填料,无机颜料、碳酸钙、氧化锌、氧化硅、矿物粉等;陶瓷材料原料,氧化铝、氧化锆、氧化钇、氮化硅、碳化硅等;炭黑、白炭黑、纳米碳酸钙等用于橡塑材料的补强剂等;新型电池材料,如钴酸锂、锰酸锂、石墨等电极材料;发光稀土粉末材料;磁性粉末材料,如四氧化三铁、铁氧体等;纳米粉体材料,包括纳米陶瓷材料、纳米金属材料,纳米银粉、铁粉、铜粉、钨粉、镍粉等;其他,如超细纤维、多孔织物、复合材料、沉积物、悬浮物等 微孔分布测试仪的主要特性: 测试时间:多点BET法比表面积平均每个样品15分钟,孔径分布测试、孔隙度测试平均每个样品100分钟 主要功能:可实行BET比表面积(多点及单点)测试,Langmuir比表面积测试,炭黑外比表面积测定,吸附、脱附等温曲线测定,BJH孔径分布、总孔体积和平均孔径测定; 真空系统:极限真空度6×10-2Pa 微孔分布测试仪测量范围:比表面积≥0.01M2/g至无规定上限,孔尺寸0.7~400nm; 样品数量:可同时测定1-4个样品; 测量精度:≤±2%; 微孔分布测试仪的压力控制:高精度压力传感器,数字显示,精度0.2%,独特的充气与抽气速度自动控制系统 运行方式:高度自动化,智能化,长时间运行可以无人看管自行测试 测试气体:高纯氮气(不用氦气),氮气消耗量极小 微孔分布测试仪的吸附过程:样品不需要频繁从液氮杜瓦瓶中进出,液氮消耗极少 软件系统:在Windows平台上,提供过程控制和数据采集、处理、报告系统,多种测试方法可自由方便选择,在计算机屏幕上,同步显示吸、脱附,比表面积及微孔分布测量仪测试过程、可随时查看已完成部分的测试数据;本机软件功能强大、界面友好、兼容性高、使用方便;