BET測(cè)試問(wèn)題整理（3）

BET測(cè)試問(wèn)題整理（3）

介孔材料的物理吸附過(guò)程是怎樣的?

根據(jù)IUPAC于2015年發(fā)布的報(bào)告，發(fā)生在介孔材料上的物理吸附都有以下三個(gè)左右的不同階段:

1)單分吸附(monolayermultilayer):所有的被吸附分子都與吸附劑的表面層接觸。

2)多層吸附(multilayeradsorption):吸附空間容納了一層以上的分子，使得并非所有的吸附分子都與吸附劑表面直接接觸。在介孔中多層吸附后緊跟著會(huì)發(fā)生在孔道中的凝聚。

3)毛管(或孔)凝聚現(xiàn)象(Capillary(orpore)condensation):即一種氣體在壓力p小于其飽和壓力po的情況下，在孔道中冷凝成液體狀的相態(tài)。手細(xì)管凝聚反映了在一個(gè)有限的體積系統(tǒng)中發(fā)生的氣-液相變。術(shù)語(yǔ)“毛細(xì)管(或孔)凝聚”不能用于描述微孔填充過(guò)程，因?yàn)樵谖⒖字胁簧婕皻?液之間的相變。

在進(jìn)行物理吸附分析前，為什么要對(duì)樣品進(jìn)行脫氣處理?

在進(jìn)行氣體吸附實(shí)驗(yàn)之前，固體表面必須清除污染物，如水和油。大多數(shù)情況下，表面清潔(脫氣)過(guò)程是將固體樣品置于一玻璃樣品管中，然后在真空下加熱。右圖展示了預(yù)處理后的固體顆粒表面，它含有裂紋和不同尺寸和形狀的孔。

如何選擇樣品的脫氣溫度?

系統(tǒng)溫度越高，分子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)越快，因此脫氣效果越好。

通常儀器配備的脫氣站加熱溫度可達(dá)400℃，但是選擇脫氣溫度的首要原則是不破壞樣品結(jié)構(gòu)。

一般來(lái)說(shuō)氧化鋁、二氧化硅這一類氧化物的安全脫氣溫度可達(dá)350℃;大部分碳材料和碳酸鈣的安全脫氣溫度在300℃左右而水合物則需要低得多的脫氣溫度。對(duì)于有機(jī)化合物，也可以通過(guò)脫氣站進(jìn)行預(yù)處理，但是大部分有機(jī)化合物的軟化溫度和玻璃化溫度較低，因此必須提前加以確認(rèn)。

例如在醫(yī)藥領(lǐng)域常用的硬脂酸鎂，美國(guó)藥典(USP)規(guī)定的脫氣溫度為40℃。如果脫氣溫度設(shè)置過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致樣品結(jié)構(gòu)的不可逆變化，例如燒結(jié)會(huì)降低樣品的比表面積，分解會(huì)提高樣品的比表面積。但是如果為了保險(xiǎn)，脫氣溫度設(shè)置過(guò)低，就可能使樣品表面處理不完全，導(dǎo)致分析結(jié)果偏小。

因此在不確定脫氣溫度的情況下，建議使用化學(xué)手冊(cè)，如the Handbook of Chemistry and Physics (CRC,Boca Raton,Florida)以及各標(biāo)準(zhǔn)組織發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)方法，如ASTM，作為相關(guān)參考。

脫氣溫度的選擇不能高于固體的熔點(diǎn)或玻璃的相變點(diǎn)，建議不要超過(guò)熔點(diǎn)溫度的一半。當(dāng)然，如果條件許可，使用熱分析儀能夠最精確地得到適合的脫氣溫度。一般而言，脫氣溫度應(yīng)當(dāng)是熱重曲線上平臺(tái)段的溫度。

樣品脫氣時(shí)，應(yīng)該選擇真空脫氣還是流動(dòng)脫氣?兩種方法各有什么特點(diǎn)?

流動(dòng)脫氣一般是用于比表面快速分析的，它對(duì)于除去表面大量弱結(jié)合的吸附水非常好，但對(duì)在孔道中吸附的水，只有經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間吹掃使之?dāng)U散至表面，才能被帶出。

真空脫氣對(duì)于除去表面大量弱結(jié)合的吸附水是不好的，因?yàn)樗畷?huì)在泵中擴(kuò)散，導(dǎo)致泵的抽力下降。但對(duì)孔中吸附的水不需要經(jīng)很長(zhǎng)時(shí)間就能擴(kuò)散至表面，繼而被帶出。所以，對(duì)于含水量較高的樣品，應(yīng)先在烘箱中烘烤過(guò)夜，再上真空脫氣站，以保護(hù)真空泵。

對(duì)于真空脫氣來(lái)說(shuō)，其對(duì)樣品清潔能力明顯優(yōu)于流動(dòng)脫氣(見(jiàn)下圖)，但同時(shí)需要考慮的是真空度不同，脫氣效率是明顯不同的。對(duì)于含有超微孔樣品，深層次的吸附水分子因氫鍵結(jié)合可以堵塞孔道，它們必須經(jīng)過(guò)分子泵脫氣才能清除，即脫氣站真空度必須達(dá)到與分析站同樣的真空度。