1、孔吸附基本知識caoyuMOFs/CoordinationpolymersPorous MaterialsCarbon MaterialsInorganic MaterialsPorous materials are of immeasurable importance not only to the scientific community, but also to the world in general. Zeolite: One class of porous materials known as zeolites, aluminosilicates, has emerged as a

2、 leader in applications such as catalysis, ion exchange, separation, and adsorption.MOFs: Metal-organic frameworks in which 3D structures assembled from triangles, squares, tetrahedra, or octahedra SBUs, have received a great deal of attention recently.多孔材料Catalyst, adsorption, separation孔徑分類Micropo

3、re( 50 nm)FAU，活性炭MCM-41, SBA-15多孔玻璃，陶瓷Micromeritics ASAP 2010 -Instrument實驗室吸附儀Micromeritics ASAP 2020 -InstrumentASAP 2420 多站全自動比表面與孔隙度分析儀 - MicromeriticsTristar 3000 物理吸附儀 - Micromeritics實驗室吸附儀3 Flex 物理吸附儀 - Micromeritics一些常見的吸附質(zhì) N2 吸附 CO2 吸附 樣品測試主要過程 送樣：稱取100mg干燥后的樣品，登錄網(wǎng)上預(yù)約平臺預(yù)約，選擇ASAP 2420或者ASAP

4、2020，填寫測試單（包括測試要求，樣品處理溫度，聯(lián)系方式等），導(dǎo)師簽字后送到B230；樣品的預(yù)處理：默認(rèn)90處理1h, 再150處理10h，可根據(jù)送樣者的要求進(jìn)行調(diào)整；樣品的測試：以N2吸附為例，一般微孔測試可能需要23天，介孔測試需要一天左右。實驗數(shù)據(jù)：測試結(jié)束后，測試人員會打電話給拷數(shù)據(jù)，取回回收的樣品。（樣品可回收利用，N2吸附測試不破壞樣品）樣品的預(yù)處理 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)分析 數(shù)據(jù)分析-吸附等溫線_isotherm 數(shù)據(jù)分析-吸附等溫線_isotherm IIIIIIIVVVI 吸附等溫線分類_IUPAC-1985 滯后環(huán)類型 滯后環(huán)分類_IUPAC-1985 IUPAC新規(guī)范-201

5、5年8月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.I類：微孔材料的吸附等溫線。吸附很快達(dá)到飽和，因為氣體在微孔中受到很強(qiáng)的作用力。 I(a): 只具有狹窄微孔的材料的吸附等溫線，一般孔徑小于1 nm。 I(b): 微孔的孔徑分布范圍比較寬、可能還具有較窄介孔的材料的吸附等溫線，一般孔徑小于2.5 nm。II類：無孔或大孔材料的吸附等溫線， 存在拐點(diǎn)“B點(diǎn)”，一般象征著單層吸附的結(jié)束；隨后發(fā)生多層吸附；吸附量在接近P/P0=1時沒有平臺，吸附?jīng)]有達(dá)到飽和。III類：可能發(fā)生在無孔或大孔材料的吸附等溫線中。 材料與氣

6、體作用力很弱，不存在象征單層吸附結(jié)束的拐點(diǎn)“B點(diǎn)”，吸附量在接近P/P0=1時沒有平臺，吸附?jīng)]有達(dá)到飽和。IUPAC新規(guī)范-2015年8月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.IV類：介孔材料的吸附等溫線材料首先發(fā)生如II類曲線的單層吸附和多層吸附行為，然后發(fā)生“孔凝聚”。吸附量在接近P/P0=1時形成平臺，吸附達(dá)到飽和。 IV(a): “孔凝聚”后，脫附有遲滯行為。 IV(b): 沒有脫附遲滯的介孔吸附等溫線，一般發(fā)生在介孔孔徑較窄的圓柱形和錐形孔材料中。V類：發(fā)現(xiàn)在具有疏水表面的微孔/介孔材料的水吸附行為

7、中。 相對壓力較低時由于材料-氣體的弱作用力，曲線與III類吸附等溫線類似。隨后發(fā)生孔填充和脫附遲滯。VI類：發(fā)生在高度均一的無孔材料表面，例如氬氣、氪 氣低溫下在一些石墨、炭黑表面的吸附過程。 材料發(fā)生一層吸附結(jié)束后再吸附下一層的多層吸附。IUPAC新規(guī)范-2015年8月 Matthias Thommes* et al. Pure Appl. Chem. 2015, 87, 10511069.H1： 發(fā)現(xiàn)于孔徑分布較窄的圓柱形孔介孔材料。H2(a)：孔“頸”相對較窄的墨水瓶形介孔材料（下圖左）；H2(b)：孔“頸”相對較寬的墨水瓶形介孔材料（下圖右）。H3：發(fā)現(xiàn)于層狀結(jié)構(gòu)集聚，產(chǎn)生狹縫形孔的

8、介孔材料。H4：發(fā)現(xiàn)于同時具有微孔和介孔的材料。H5：很少見，發(fā)現(xiàn)于部分孔道被堵塞的介孔材料。數(shù)據(jù)分析-BET Va 吸附量Vm 單層吸附容量P 吸附質(zhì)蒸汽吸附平衡時的壓力BET 模型的計算公式：單層吸附量Vm1/（斜率+截距）C=1+斜率/截距 （C0)P/P0P/Va(P0-P)數(shù)據(jù)分析-BET 數(shù)據(jù)分析-BET BET方法分析微孔材料比表面積的原則：1. C值必須為正值。2. 取點(diǎn)范圍必須在n(1-P/P0) 隨著P/P0增大的范圍內(nèi)。3. 單層吸附達(dá)到飽和的吸附量nm對應(yīng)的壓力要計入選點(diǎn)范圍。數(shù)據(jù)分析-BET 數(shù)據(jù)分析-孔容_Total pore volume 數(shù)據(jù)分析-孔容_Total pore volume 適用于微孔的孔徑分布數(shù)據(jù)分析-孔徑分布_Pore width-HK法 數(shù)據(jù)分析-孔徑分布_Pore width-HK法 適用于介孔的孔徑分布注意吸附支or脫附支的選取如果選擇脫附支，注意4nm左右的假峰！數(shù)據(jù)分析-孔徑分布_Pore width-BJH法 數(shù)據(jù)分析-孔徑分布_Pore width-BJH法 數(shù)據(jù)分析-孔徑分布_Pore wid