University Chemistry ›› 2023, Vol. 38 ›› Issue (8): 326-332.doi: 10.3866/PKU.DXHX202208134
• Self Studies • Previous Articles Next Articles
Jianhui Zhang, Weiqing Zhang(
)
Received:2022-08-31
Accepted:2022-10-07
Published:2022-11-21
Contact:
Weiqing Zhang
E-mail:ceszwq@mail.sysu.edu.cn
Jianhui Zhang, Weiqing Zhang. Comparison of Common Classical Analytical Models for Microporous Adsorption[J].University Chemistry, 2023, 38(8): 326-332.
"
| 项目 | t-图法 | αs-图法 | n-图法 |
| 年代 提出者 | 1966 de Boer等 | 1970 Sing等 | 1979 Lecloux等 |
| 适用温度 吸附质 | 液氮温度 氮气吸附 | 液氮及其他温度 氮气及其他吸附质 | 同左 同左 |
| 数学表达式 | |||
| 纵轴轴标、单位及来源 | 吸附量V;cm3∙g−1 STP 吸附等温线的纵轴数据列 | 同左 同左 | 同左 同左 |
| 横轴轴标、单位及来源 | 厚度t;单位为nm;由吸附等温线纵轴数据列经过标准等温线或膜厚方程变换获得 | 吸附量比值αs;不同p/p0下吸附量与p/p0为0.4时吸附量的比值,单位为1;由吸附等温线纵轴数据列获得 | 吸附量比值n;不同p/p0下吸附量(或膜厚)与单层吸附量(或单层膜厚)的比值,单位为1;由吸附等温线纵轴数据列(或经变换)获得 |
| 曲线是否过原点及不过原点的原因 | t曲线在p/p0较低时会存在部分曲(直)线不通过原点的可能,这与未考虑吸附剂的性质有关 | αs曲线在p/p0较低时会存在部分曲(直)线不通过原点的可能,这与未考虑吸附质的性质有关 | n曲线初始部分是直线且总是通过原点 |
| 曲线斜率单位及斜率的物理意义 | 斜率经变换后与比表面积单位相同,斜率表观单位为cm3∙g−1∙nm−1 STP 斜率可用来计算、换算成比表面积。此是MP方法的关键点 | 斜率单位为cm3∙g−1 STP 若直线过原点,则其斜率等于p/p0在0.4时的吸附量 | 斜率单位为cm3∙g−1 STP 直线部分的斜率可用来计算比表面积 |
| 77 K氮气吸附相互关系 | |||
| 特点 | 几乎没有考虑吸附剂的性质;需要从BET方法中获得Vm | 只考虑了吸附质的作用;不需要与吸附层相关的数据 | 同时考虑了吸附质和吸附剂两方面的作用。提出了选择标准等温线的一般化准则 |
| 分析结果 | 给出微孔范围的孔体积和孔面积,没有直接给出微孔分布 | 同左 | 同左 |
"
| 项目 | t-图法 | MP法 |
| 年代及提出者 | 1966,de Boer等 | 1968,Mikhail等 |
| 适用温度及吸附质 | 液氮温度,氮气吸附 | 同左 |
| 纵轴轴标及单位 | 吸附量(气态);cm3∙g−1 STP | 孔容积(液态)变化量与水力半径变化量的比值;cm3∙g−1∙nm−1 |
| 纵轴数值来源 | 吸附等温线的纵轴数列值 | 由t-图中两相邻数据点之间连线的斜率(相应于比表面积)差与其相应的两横坐标(厚度)的算术平均值之积,经换算得到微孔容积变化值,然后,除以相应的水力半径变化值 |
| 横轴轴标及单位 | 厚度t;单位为nm | 水力半径rh;单位为nm |
| 横轴数值来源 | 从实测等温线经标准等温线或膜厚度方程变换得到 | 微孔容积与比表面积值之比(见纵轴数值计算过程), rh = V/S |
| 分析结果 | 给出微孔范围的孔体积和孔面积,不能给出微孔分布 | 给出微孔体积和比表面分布。累积孔比表面与BET表面积一致;累积孔体积与氮气可及的总孔体积一致 |
"
| 项目 | D-R方程 | D-A方程 |
| 年代 | 1947 | 1975 |
| 适用吸附质 | 蒸气,也用于气体 | 同左 |
| 适用吸附剂 | 活性碳,碳材料;适用于具备单一均匀微孔的材料,或 者是具备很宽孔分布的材料中的均匀微孔部分的表征 | 微孔分布很宽的碳材料;适合具备微孔分布很宽的材料和完整的吸附曲线 |
| 适用p/p0范围 | ||
| 方程形式 | ||
| 纵、横轴标 | ||
| 切线斜率意义 | ||
| 截距数值意义 | 总微孔体积Vmicro | 同左 |
| 指数m | 可看作是D-A方程中m = 2的特例 | 对宽微孔分布的吸附曲线,m = 1;单一均匀微孔分布的吸附曲线,m = 2;碳分子筛吸附曲线,m = 3 |
| 孔分布假设 | 吸附势能(相当于孔)服从Gaussian分布 | 吸附势能(相当于孔)服从Weibull分布 |
| 分析结果 | 给出特征能量、极限微孔容量(体积)和等效比表面积 | 除给出同左侧结果外,还给出平均孔宽、孔分布最大峰值 |
| 1 | 周素红, 邹涛, 余方, 高原, 王啟锋. 压汞法和气体吸附法测定固体材料孔径分布和孔隙度第3部分: 气体吸附法分析微孔. 中华人民共和国国家标准, GB/T 21650.3–2011. 2011-06-16. |
| 2 | Lippens B. C. ; de Boer J. H. Catalysts 1965, 4, 319. |
| 3 |
Horvath G. ; Kawazoe K. J. Chem. Eng. Japan. 1983, 16, 470.
doi: 10.1252/jcej.16.470 |
| 4 |
Shull C. G. J. J. Am. Chem. Soc. 1948, 70, 1405.
doi: 10.1021/ja01184a034 |
| 5 | 近藤精一, 石川达雄, 安部郁夫. 吸附科学(原著第2版). 李国希, 译. 北京: 化学工业出版社, 2006: 49–51, 53, 60, 94. |
| 6 |
Pierce C. J. Phys. Chem. 1959, 63, 1076.
doi: 10.1021/j150577a011 |
| 7 |
Mikhail R. S. ; Brunauer S. ; Bodor E. E. J. Colloid Interf. Sci. 1968, 26, 45.
doi: 10.1016/0021-9797(68)90270-1 |
| 8 | 严继民; 张启元. 化学学报, 1980, 38 (2), 112. |
| 9 | 张伟庆; 张建辉; 胡谷平. 大学化学, 2021, 36 (4), 2005031. |
| 10 | 陈诵英; 孙予罕; 丁云杰; 周仁贤; 罗孟飞. 吸附与催化, 郑州: 河南科学技术出版社, 2001, 23, 54, 58, 69, 71–72, 76–77, 82 |
| 11 |
Lecloux A. J. ; Pirard J. P. J. Colloid Interf. Sci. 1979, 70, 265.
doi: 10.1016/0021-9797(79)90031-6 |
| 12 | 金彦任; 黄振兴. 吸附与孔径分布, 北京: 国防工业出版社, 2015, 192- 198. |
| 13 |
Dubinin M. M. Q. Rev. Chem. Soc. 1955, 9 (2), 101.
doi: 10.1039/qr9550900101 |
| 14 | Dubinin M. M. Prog. Surf. Membr. Sci. 1975, 9, 1. |
| 15 | 格雷格, S. J.; 辛, K. S. W. 吸附、比表面与孔隙率. 高敬琮, 刘西尧, 译. 北京: 化学工业出版社, 1989: 230–240. |
| 16 |
Stoceckli H. F. J. Colloid Interf. Sci. 1977, 59, 184.
doi: 10.1016/0021-9797(77)90355-1 |
| 17 |
Cheng L. S. ; Yang R. T. Chem. Eng. Sci. 1994, 49 (16), 2599.
doi: 10.1016/0009-2509(94)E0054-T |
| 18 |
Saito A. ; Foley C. AIChE J. 1991, 37, 429.
doi: 10.1002/aic.690370312 |
| 19 | Everett D. H. ; Powl J. C. J. Chem. Soc.-Faraday Trans. 1976, 72, 619. |
| 20 |
Jakubov T. S. ; Mainwaring D. E. J. Colloid Interf. Sci. 2002, 252, 263.
doi: 10.1006/jcis.2002.8498 |
| 21 |
Rege S. U. ; Yang R. T. AIChE J. 2000, 46 (4), 734.
doi: 10.1002/aic.690460408 |
| 22 | Dombrowski R. J. ; Lastoskie C. M. ; Hyduke D. R. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2001, 187, 23. |
| 23 |
Jaroniec M. ; Choma J. ; Kruk M. Colloid Surf. A-Physicochem. Eng. Asp. 2003, 214, 263.
doi: 10.1016/S0927-7757(02)00402-8 |
| 24 | Kowalczyk P. ; Terzyk A. P. ; Gauden P. A. ; Solarz L. Comput. Chem. 2002, 26, 125. |
| 25 |
Kowalczyk P. ; Ustinov E. A. ; Terzyk A. P. ; Gauden P. A. ; Kaneko K. ; Rychlicki G. Carbon 2004, 42, 851.
doi: 10.1016/j.carbon.2004.01.058 |
| 26 |
Haghighatju F. ; Rafsanjani H. H. ; Esmaeilzadeh F. Micro Nano Lett. 2017, 12 (1), 1.
doi: 10.1049/mnl.2016.0306 |
| 27 |
Saito A. ; Foley C. Microporous Mater. 1995, 3, 531.
doi: 10.1016/0927-6513(94)00063-2 |
| 28 |
Valladares D. ; Zgrablich G. Adsorpt. Sci. Technol. 1997, 15 (1), 15.
doi: 10.1177/026361749701500102 |
| 29 |
Cheng L. S. ; Yang R. T. Adsorption 1995, 1, 187.
doi: 10.1007/BF00704222 |
| 30 |
Groen J. C. ; Peffer L. ; Pérez-Ramírez. J. Microporous Mesoporous Mater. 2003, 60, 1.
doi: 10.1016/S1387-1811(03)00339-1 |
|
||