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吸附等溫線(xiàn)都有哪些類(lèi)型？

吸附等溫線(xiàn)都有哪些類(lèi)型？

發(fā)布日期：2013-08-16 來(lái)源：貝士德儀器 點(diǎn)擊量：4042

吸附等溫線(xiàn)都有哪些類(lèi)型？
在1985年，IUPAC建議物理吸附等溫線(xiàn)分為六種類(lèi)型。然而，經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，各種新的特征類(lèi)型等溫線(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)，并證明了與其密切相關(guān)的特定孔結(jié)構(gòu)。所以，于2015年，IUPAC更新了原有的分類(lèi)。新規(guī)范的主要變化是I類(lèi)、IV類(lèi)吸附等溫線(xiàn)增加了亞分類(lèi)，用孔寬代替了孔徑。所提出的新的物理吸附等溫線(xiàn)分類(lèi)如右圖。
一.  I  類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為 I 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
I型等溫線(xiàn)彎向P/P 0軸，其后的曲線(xiàn)呈水平或近水平狀，吸附量接近一個(gè)極限值，是典型的Langmuir等溫線(xiàn)。吸附量趨于飽和是由于受到吸附氣體能進(jìn)入的微孔體積的制約，而不是由于內(nèi)部表面積。在P/P  0非常低時(shí)吸附量急劇上升，這是因?yàn)樵讵M窄的微孔（分子尺寸的微孔）中，吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用增強(qiáng)，從而導(dǎo)致在極低相對(duì)壓力下的微孔填充。但當(dāng)達(dá)到飽和壓力時(shí)（P/P0>0.99），
可能會(huì)出現(xiàn)吸附質(zhì)凝聚，導(dǎo)致曲線(xiàn)上揚(yáng)。
微孔材料表現(xiàn)為I類(lèi)吸附等溫線(xiàn)。對(duì)于在77K的氮?dú)夂?7K的氬氣吸附而言，
I(a): 是只具有狹窄微孔材料的吸附等溫線(xiàn)，一般孔寬小于1nm。
I(b): 微孔的孔徑分布范圍比較寬，可能還具有較窄介孔。這類(lèi)材料的一般孔寬小于2.5nm。
具有相對(duì)較小外表面的微孔固體（例如，某些活性炭，沸石分子篩和某些多孔氧化物）具有可逆的I型等溫線(xiàn)。其特點(diǎn)是吸附很快達(dá)到飽和。

二.  II 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  II 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
無(wú)孔或大孔材料產(chǎn)生的氣體吸附等溫線(xiàn)呈現(xiàn)可逆的  II 類(lèi)等溫線(xiàn)。
  其線(xiàn)形反映了不受限制的單層-多層吸附。如果膝形部分的曲線(xiàn)是尖銳的，應(yīng)該能看到拐點(diǎn) B ，它是中間幾乎線(xiàn)性部分的起點(diǎn)——  該點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)于單層吸附完成并結(jié)束；如果這部分曲線(xiàn)是更漸進(jìn)的彎曲（即缺少鮮明的拐點(diǎn)  B），表明單分子層的覆蓋量和多層吸附的起始量疊加。
當(dāng) P/P0=1 時(shí)，還沒(méi)有形成平臺(tái)，吸附還沒(méi)有達(dá)到飽和，多層吸附的厚度似乎可以無(wú)限制地增加。

三.  III 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  III 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
III型等溫線(xiàn)也屬于無(wú)孔或大孔固體材料。它不存在B點(diǎn)，因此沒(méi)有可識(shí)別的單分子層形成；吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對(duì)薄弱，吸附分子在表面上在最有引力的部位周邊聚集。對(duì)比II型等溫線(xiàn)，在飽和壓力點(diǎn)（即，在P/P 0=1處）的吸附量有限。

四.  IV 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  IV 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
IV型等溫線(xiàn)是來(lái)自介孔類(lèi)吸附劑材料（例如，許多氧化物膠體，工業(yè)吸附劑和介孔分子篩）。介孔的吸附特性是由吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用，以及在凝聚狀態(tài)下分子之間的相互作用決定的。在介孔中，介孔壁上最初發(fā)生的單層-多層吸附與II型等溫線(xiàn)的相應(yīng)部分路徑相同，但是，隨后在孔道中發(fā)生了凝聚?？啄凼沁@樣一種現(xiàn)象：一種氣體在壓力P小于其液體的飽和壓力P  0時(shí)，在一個(gè)孔道中冷凝成類(lèi)似液相。 一個(gè)典型的IV型等溫線(xiàn)特征是形成最終吸附飽和的平臺(tái)，但其平臺(tái)長(zhǎng)度是可長(zhǎng)可短（有時(shí)短到只有拐點(diǎn)）。
IVa型等溫線(xiàn)的特點(diǎn)是在毛細(xì)管凝聚后伴隨回滯環(huán)。當(dāng)孔寬超過(guò)一定的臨界寬度，開(kāi)始發(fā)生回滯?？讓捜Q于吸附系統(tǒng)和溫度，例如，在筒形孔中的氮?dú)?77K和氬氣/87K吸附，臨界孔寬大于4nm。具有較小寬度的介孔吸附材料符合IVb型等溫線(xiàn)，脫附曲線(xiàn)完全可逆。原則上，在錐形端封閉的圓錐孔和圓柱孔（盲孔）也具有IVb型等溫線(xiàn)。

五.  V 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  V 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
在P/P 0較低時(shí)，V型等溫線(xiàn)形狀與III型非常相似，這是由于吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對(duì)較弱。在更高的相對(duì)壓力下，存在一個(gè)拐點(diǎn)，這表明成簇的分子填充了孔道。例如，具有疏水表面的微/介孔材料的水吸附行為呈V型等溫線(xiàn)。

六.  VI 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  VI 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
VI型等溫線(xiàn)以其臺(tái)階狀的可逆吸附過(guò)程而著稱(chēng)。這些臺(tái)階來(lái)自在高度均勻的無(wú)孔表面的依次多層吸附，即材料的一層吸附結(jié)束后再吸附下一層。臺(tái)階高度表示各吸附層的容量，而臺(tái)階的銳度取決于系統(tǒng)和溫度。
在液氮溫度下的氮?dú)馕?，無(wú)法獲得這種等溫線(xiàn)的完整形式。VI型等溫線(xiàn)中最好的例子是石墨化炭黑在低溫下的氬吸附或氪吸附。

吸附等溫線(xiàn)都有哪些類(lèi)型？

發(fā)布日期：2021-04-11; 瀏覽量：4042

吸附等溫線(xiàn)都有哪些類(lèi)型？
在1985年，IUPAC建議物理吸附等溫線(xiàn)分為六種類(lèi)型。然而，經(jīng)過(guò)30年的發(fā)展，各種新的特征類(lèi)型等溫線(xiàn)已經(jīng)出現(xiàn)，并證明了與其密切相關(guān)的特定孔結(jié)構(gòu)。所以，于2015年，IUPAC更新了原有的分類(lèi)。新規(guī)范的主要變化是I類(lèi)、IV類(lèi)吸附等溫線(xiàn)增加了亞分類(lèi)，用孔寬代替了孔徑。所提出的新的物理吸附等溫線(xiàn)分類(lèi)如右圖。
一.  I  類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為 I 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
I型等溫線(xiàn)彎向P/P 0軸，其后的曲線(xiàn)呈水平或近水平狀，吸附量接近一個(gè)極限值，是典型的Langmuir等溫線(xiàn)。吸附量趨于飽和是由于受到吸附氣體能進(jìn)入的微孔體積的制約，而不是由于內(nèi)部表面積。在P/P  0非常低時(shí)吸附量急劇上升，這是因?yàn)樵讵M窄的微孔（分子尺寸的微孔）中，吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用增強(qiáng)，從而導(dǎo)致在極低相對(duì)壓力下的微孔填充。但當(dāng)達(dá)到飽和壓力時(shí)（P/P0>0.99），
可能會(huì)出現(xiàn)吸附質(zhì)凝聚，導(dǎo)致曲線(xiàn)上揚(yáng)。
微孔材料表現(xiàn)為I類(lèi)吸附等溫線(xiàn)。對(duì)于在77K的氮?dú)夂?7K的氬氣吸附而言，
I(a): 是只具有狹窄微孔材料的吸附等溫線(xiàn)，一般孔寬小于1nm。
I(b): 微孔的孔徑分布范圍比較寬，可能還具有較窄介孔。這類(lèi)材料的一般孔寬小于2.5nm。
具有相對(duì)較小外表面的微孔固體（例如，某些活性炭，沸石分子篩和某些多孔氧化物）具有可逆的I型等溫線(xiàn)。其特點(diǎn)是吸附很快達(dá)到飽和。

二.  II 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  II 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
無(wú)孔或大孔材料產(chǎn)生的氣體吸附等溫線(xiàn)呈現(xiàn)可逆的  II 類(lèi)等溫線(xiàn)。
  其線(xiàn)形反映了不受限制的單層-多層吸附。如果膝形部分的曲線(xiàn)是尖銳的，應(yīng)該能看到拐點(diǎn) B ，它是中間幾乎線(xiàn)性部分的起點(diǎn)——  該點(diǎn)通常對(duì)應(yīng)于單層吸附完成并結(jié)束；如果這部分曲線(xiàn)是更漸進(jìn)的彎曲（即缺少鮮明的拐點(diǎn)  B），表明單分子層的覆蓋量和多層吸附的起始量疊加。
當(dāng) P/P0=1 時(shí)，還沒(méi)有形成平臺(tái)，吸附還沒(méi)有達(dá)到飽和，多層吸附的厚度似乎可以無(wú)限制地增加。

三.  III 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  III 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
III型等溫線(xiàn)也屬于無(wú)孔或大孔固體材料。它不存在B點(diǎn)，因此沒(méi)有可識(shí)別的單分子層形成；吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對(duì)薄弱，吸附分子在表面上在最有引力的部位周邊聚集。對(duì)比II型等溫線(xiàn)，在飽和壓力點(diǎn)（即，在P/P 0=1處）的吸附量有限。

四.  IV 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  IV 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
IV型等溫線(xiàn)是來(lái)自介孔類(lèi)吸附劑材料（例如，許多氧化物膠體，工業(yè)吸附劑和介孔分子篩）。介孔的吸附特性是由吸附劑-吸附物質(zhì)的相互作用，以及在凝聚狀態(tài)下分子之間的相互作用決定的。在介孔中，介孔壁上最初發(fā)生的單層-多層吸附與II型等溫線(xiàn)的相應(yīng)部分路徑相同，但是，隨后在孔道中發(fā)生了凝聚?？啄凼沁@樣一種現(xiàn)象：一種氣體在壓力P小于其液體的飽和壓力P  0時(shí)，在一個(gè)孔道中冷凝成類(lèi)似液相。 一個(gè)典型的IV型等溫線(xiàn)特征是形成最終吸附飽和的平臺(tái)，但其平臺(tái)長(zhǎng)度是可長(zhǎng)可短（有時(shí)短到只有拐點(diǎn)）。
IVa型等溫線(xiàn)的特點(diǎn)是在毛細(xì)管凝聚后伴隨回滯環(huán)。當(dāng)孔寬超過(guò)一定的臨界寬度，開(kāi)始發(fā)生回滯?？讓捜Q于吸附系統(tǒng)和溫度，例如，在筒形孔中的氮?dú)?77K和氬氣/87K吸附，臨界孔寬大于4nm。具有較小寬度的介孔吸附材料符合IVb型等溫線(xiàn)，脫附曲線(xiàn)完全可逆。原則上，在錐形端封閉的圓錐孔和圓柱孔（盲孔）也具有IVb型等溫線(xiàn)。

五.  V 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  V 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
在P/P 0較低時(shí)，V型等溫線(xiàn)形狀與III型非常相似，這是由于吸附材料-吸附氣體之間的相互作用相對(duì)較弱。在更高的相對(duì)壓力下，存在一個(gè)拐點(diǎn)，這表明成簇的分子填充了孔道。例如，具有疏水表面的微/介孔材料的水吸附行為呈V型等溫線(xiàn)。

六.  VI 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)都有哪些特點(diǎn)？哪種多孔材料表現(xiàn)為  VI 類(lèi)吸附等溫線(xiàn)？
VI型等溫線(xiàn)以其臺(tái)階狀的可逆吸附過(guò)程而著稱(chēng)。這些臺(tái)階來(lái)自在高度均勻的無(wú)孔表面的依次多層吸附，即材料的一層吸附結(jié)束后再吸附下一層。臺(tái)階高度表示各吸附層的容量，而臺(tái)階的銳度取決于系統(tǒng)和溫度。
在液氮溫度下的氮?dú)馕?，無(wú)法獲得這種等溫線(xiàn)的完整形式。VI型等溫線(xiàn)中最好的例子是石墨化炭黑在低溫下的氬吸附或氪吸附。