Transcript Метод Баррета-Джойнера

ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет
архитектуры и строительства
Исследование
поровой
структуры
2013 г.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Модель процесса сорбции
адсорбированное количество a является
функцией двух переменных – равновесного
давления P и температуры T:
a  f (P,T)
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Изотермой адсорбции называется зависимость величины адсорбции
от давления при постоянной температуре:
a  f ( P);T  const
Типы изотермы
Типы изотермы
Первый типа (I) изотермы (изотерма
Лангмюра) присущи, в основном,
микропористым образцам с относительно не
большой поверхностью (активированный
уголь или цеолит).
Второй тип (II) отвечает полимолекулярной
адсорбции. Такая изотерма присуща
непористым или макропористым
адсорбентам.
Типы изотермы
Если энергия взаимодействия мала, то
адсорбция на непористых адсорбентах
описывается III типом изотермы вогнутой
формы. Хорошо известным примером
является адсорбция водного пара на
непористом углероде.
Изотерма IV типа ассоциируется с
капиллярной конденсацией в мезопорах, что
характеризуется увеличенной крутизной при
повышенном относительном давлении.
Начальный участок этой изотермы
аналогичен изотерме типа II.
IV
Типы петель гистерезиса
Гистерезис типа A относится к порам цилиндрической формы; тип B – к
щелевым порам; тип C – к клиновидным порам с открытыми концами;
тип D – так же к клиновидным порам с сужением в одном или в обоих
концах; тип Е – к порам типа «чернильница», т.е. к глухим порам.
Определение удельной поверхности – модель БЭТ
Уравнение БЭТ (Брунауэра-Эммета-Теллера):
1
1
C 1
P/P0 


W P/P0   1 WmC WmC
где P – давление газа, P0 – давление его насыщенных паров,
W - масса газа, адсорбированного при относительном давлении
Р/Р0, Wm – вес адсорбированного вещества, образующего
покрывающий всю поверхность монослой, С – константа ВЕТ,
относящаяся к энергии адсорбции в первом адсорбированном
слое и, следовательно, ее значение характеризует
взаимодействие адсорбент/адсорбат.
Удельную площадь поверхности S твердого вещества можно
рассчитать из общей площади поверхности St и массы навески w
по уравнению:
St
S
w
Wm  N  Acs
St 
M
Acs=16,2 Å2
Типичный график БЭТ
Определение пористости
Классификация пор по размера
Принципиальная схема адсорбции
на поверхности и в объеме пор
Изотермы адсорбции для пористых систем
Распределение пор по размерам - Метод Баррета-Джойнера-Халенды (BJH)
Метод Баррета-Джойнера-Халенды (BJH)
Метод Barrett-Joyner-Halenda (BJH), предложенный в 1951 г. основан
на допущениях:
1. Поры имеют форму цилиндра
2. Истинный радиус пор равен:
rp  rK  t, A
где t – толщина адсорбированного слоя.
Радиус пор по Кельвину (rK) – это радиус при котором в порах
происходит конденсация при относительном давлении Р/Р0.
t
rK
4,15
rK 
, A
log( P / P0 )
1/ 3


5
t  3,54 
 2,303log( P / P) 
0


, A
Метод Баррета-Джойнера-Халенды (BJH)
a
0
0,4
0,99
P/P0
NOVA 2200e Quantachrome
Точность измерений
давления: 0,016 мм.рт.ст, 2*10-5 P0
Измеряемая площадь
поверхности (м2/г):
минимальная: 0,01
максимальная: >2,000
Диаметр пор: 3,5 - 2,000Å
Минимальный измеряемый
объем пор: 2,2*10-6 см3
Прибор позволяет получать
следующие данные об образце:
• Изотермы адсорбции-десорбции
• Площадь поверхности:
Одноточечный метод BET
• Площадь поверхности:
Многоточечный метод BET
• Площадь микропор
• Объем микропор
• Распределение мезо- и макропор по
размерам: Модель BJH
NOVA 2200e Quantachrome
ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет
архитектуры и строительства
Спасибо за внимание!
2013 г.