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多孔材料必備之比表面積測試，接下來將一步步帶您了解并掌握BET測試之精髓。今天，我們將著重介紹吸附等溫線以及回滯環(huán)的類型；鑒于小編對于某些方向也不是很擅長，如果有說得不好的地方，請大家批評指正，謝謝！

比表面積是指每克物質(zhì)中所有顆?？偼獗砻娣e之和，國際單位是：m2/g，比表面積是衡量物質(zhì)特性的重要參量，其大小與顆粒的粒徑、形狀、表面缺陷及孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；同時，比表面積大小對物質(zhì)其它的許多物理及化學(xué)性能會產(chǎn)生很大影響，特別是隨著顆粒粒徑的變小，比表面積成為了衡量物質(zhì)性能的一項(xiàng)非常重要參量，如目前廣泛應(yīng)用的納米材料。

比表面積是粉體材料，特別是超細(xì)粉和納米粉體材料的重要特征之一，粉體的顆粒越細(xì)，其比表面積越大，其表面效應(yīng)，如表面活性、表面吸附能力、催化能力等越強(qiáng)。比表面積大小性能檢測在許多的行業(yè)應(yīng)用中是必須的，如石墨、電池、稀土、陶瓷、氧化鋁、化工等行業(yè)及高校粉體材料的研發(fā)、生產(chǎn)、分析、監(jiān)測環(huán)。另外，在消防行業(yè)，滅火材料的比表面積直接決定了滅火的效率。

1.什么是吸附，吸附包括哪些類型，又有何區(qū)別，有何用途？

從廣義來說，分子，原子或者離子等在物質(zhì)界面附近的富集都可以叫做吸附（嚴(yán)格區(qū)分的話，包括吸附和吸收）。吸附可以分為物理吸附和化學(xué)吸附，這兩者最主要的區(qū)別是有沒有形成化學(xué)鍵（嚴(yán)格的鑒定比較麻煩，有興趣的同學(xué)請看相關(guān)資料），表現(xiàn)出來的特征差異見下表：

物理吸附可提供測定催化劑表面積、平均孔徑及孔徑分布的方法（一般而言指N2吸脫附實(shí)驗(yàn)）;化學(xué)吸附是多相催化過程的重要組成部分，常用在催化機(jī)理研究，特定催化劑組分表面積測定（比如通過CO吸附測定Pt的表面積等）。

2.多孔材料的孔分為哪幾種，尺寸范圍如何？

根據(jù)IUPAC分類，孔根據(jù)尺寸大小分三種，尺寸小于2 nm的叫微孔；尺寸大于50 nm的叫大孔;介于2 nm和50 nm之間的叫做中孔或者介孔 。

3. 什么叫微孔填充，什么叫毛細(xì)凝聚？

微孔填充：由于吸附勢的增強(qiáng)，微孔中會存在明顯的吸附增強(qiáng)，對低相對壓力下的吸附質(zhì)分子就會具有相當(dāng)強(qiáng)的捕捉能力。這種由微孔內(nèi)相對孔壁吸附勢的重疊，而引起的很低相對壓力下的促進(jìn)吸附機(jī)制稱為微孔充填。

毛細(xì)凝聚：在多孔性吸附劑中，若能在吸附初期形成凹液面，根據(jù)Kelvin公式，凹液面上的蒸汽壓總要小于平液面上的飽和蒸汽壓，所以在小于飽和蒸汽壓時，凹液面上已達(dá)飽和而發(fā)生蒸汽的凝結(jié)，發(fā)生這種蒸汽凝結(jié)的作用總是從小孔向大孔，隨著氣體壓力的增加，發(fā)生氣體凝結(jié)的毛細(xì)孔越來越大；而脫附時，由于發(fā)生毛細(xì)凝聚后的液面曲率半徑總是小于毛細(xì)凝聚前，故在相同吸附量時脫附壓力總小于吸附壓力。

微孔充填與毛細(xì)凝聚在孔被填滿的現(xiàn)象上是相似，但在本質(zhì)上是不同的。微孔充填要取決于吸附分子與表面之間增強(qiáng)的勢能作用的微觀現(xiàn)象，發(fā)生在微孔內(nèi)，相對壓力很低的情況；而毛細(xì)凝聚則取決于吸附液體彎液面特性的宏觀現(xiàn)象，毛細(xì)凝聚的必要條件為孔內(nèi)能至少容納下兩層粒子，發(fā)生在中孔內(nèi)，和中間相對壓力下。以氮為吸附質(zhì)，一般半徑約在1.6nm。

4. 吸附等溫線的類型：

I 型等溫線在較低的相對壓力下吸附量迅速上升，達(dá)到一定相對壓力后吸附出現(xiàn)飽和值，似于Langmuir型吸附等溫線。一般，I型等溫線往往反映的是微孔吸附劑（如分子篩、微孔活性炭）上的微孔填充現(xiàn)象，飽和吸附值等于微孔的填充體積。

II 型等溫線反映非孔性或者大孔吸附劑上典型的物理吸附過程，這是BET公式（公式將在下一期文章詳述）最常說明的對象。由于吸附質(zhì)于表面存在較強(qiáng)的相互作用，在較低的相對壓力下吸附量迅速上升，曲線上凸。等溫線拐點(diǎn)通常出現(xiàn)于單層吸附附近，隨著相對壓力的繼續(xù)增加，多層吸附逐步形成，當(dāng)達(dá)到飽和蒸汽壓時，吸附層無窮多，將導(dǎo)致試驗(yàn)難以測定準(zhǔn)確的極限平衡吸附值。

III型等溫線十分少見。等溫線下凹，且沒有拐點(diǎn)。吸附氣體量隨組分分壓增加而上升。曲線下凹是因?yàn)槲劫|(zhì)分子間的相互作用比吸附質(zhì)于吸附劑之間的強(qiáng)，第一層的吸附熱比吸附質(zhì)的液化熱小，致使吸附初期吸附質(zhì)較難于吸附，在隨吸附過程的進(jìn)行，吸附出現(xiàn)自加速現(xiàn)象，吸附層數(shù)也不受限制。BET公式 C值小于2時，可以描述III型等溫線。

IV型等溫線與II型等溫線類似，但曲線后一段再次凸起，且中間段可能出現(xiàn)吸附回滯環(huán)，其對應(yīng)的是多孔吸附劑出現(xiàn)毛細(xì)凝聚的體系。在中等的相對壓力，由于毛細(xì)凝聚的發(fā)生IV型等溫線較II型等溫線上升得更快。中孔毛細(xì)凝聚填滿后，如果吸附劑還有大孔徑的孔或者吸附質(zhì)分子相互作用強(qiáng)，可能繼續(xù)吸附形成多分子層，吸附等溫線繼續(xù)上升。但在大多數(shù)情況下毛細(xì)凝聚結(jié)束后，出現(xiàn)一吸附終止平臺，并不發(fā)生進(jìn)一步的多分子層吸附。

V型等溫線與III型等溫線類似，但達(dá)到飽和蒸汽壓時吸附層數(shù)有限，吸附量趨于一極限值。同時由于毛細(xì)凝聚的發(fā)生，在中等的相對壓力等溫線上升較快，并會伴有回滯環(huán)。

VI型等溫線是一種特殊類型的等溫線，反映的是無孔均勻固體表面多層吸附的結(jié)果（如潔凈的金屬或石墨表面）。實(shí)際固體表面大都是不均勻的，因此很難遇到這種情況。

5.什么叫回滯環(huán)？

回滯環(huán)較常見于IV型吸附等溫線，指吸附量隨平衡壓力增加時測得的吸附分支和壓力減小時所測得的脫附分支，在一定的相對壓力范圍不重合，分離形成環(huán)狀。在相同的相對壓力時脫附分支的吸附量大于吸附分支的吸附量。解釋的理論主要是毛細(xì)凝聚理論，參見3.

6.回滯環(huán)有那么不同類型？

根據(jù)最新的IUPAC的分類，分為以下六種（1985年的標(biāo)準(zhǔn)主要是H1, H2a, H3, H4這四種）。

H1和H2型回滯環(huán)吸附等溫線上有飽和吸附平臺，反映孔徑分布較均勻。

H1型反映的是兩端開口的管徑分布均勻的圓筒狀孔，H1型遲滯回線可在孔徑分布相對較窄的介孔材料，和尺寸較均勻的球形顆粒聚集體中觀察到(比如MCM-41,MCM-48, SBA-15等)。

而H2型反映的孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可能包括典型的“墨水瓶”孔、孔徑分布不均的管形孔和密堆積球形顆粒間隙孔等。其中孔徑分布和孔形狀可能不好確定，孔徑分布比H1型回線更寬。H2a型中脫附支很陡峭，主要是由于窄孔頸處的孔堵塞/滲（pore-blocking/percolationin a narrow range of pore necks）或者空穴效應(yīng)引發(fā)的揮發(fā)（cavitation-induced evaporation），H2a型回滯環(huán)常見于硅凝膠以及一些有序三維介孔材料，比如說SBA-16, KIT-5。H2b型相對于H2a型來說，孔頸寬度（neck width）的尺寸分布要寬得多，常見于介孔泡沫硅（MCFs）和一些經(jīng)過水熱處理后的有序介孔硅材料（比如FDU-12等）。

H3和H4型回滯環(huán)等溫線沒有明顯的飽和吸附平臺，表明孔結(jié)構(gòu)很不規(guī)整。

H3型回滯環(huán)的吸附支和II型吸附等溫線類似，脫附支下限一般位于cavitation-inducedp/p0。H3型反映的孔包括，平板狹縫結(jié)構(gòu)、裂縫和楔形結(jié)構(gòu)等。H3型遲滯回線由片狀顆粒材料，如粘土，或由裂隙孔材料給出，在較高相對壓力區(qū)域沒有表現(xiàn)出吸附飽和。

H4型回滯環(huán)相對于是I型和II型吸附等溫線的復(fù)合。H4型出現(xiàn)在微孔和中孔混合的吸附劑上，和含有狹窄的裂隙孔的固體中，如活性炭，分子篩中見到。

H5型回滯環(huán)較為少見，一般同時包含兩端開口的和一端堵塞的孔，例如PHTS(plugged hexagonal templated silicas).