【摘要】 物理吸附提供了测定催化剂表面积、平均孔径及孔径分布的方法（一般而言指N2吸脱附实验）。

物理吸附提供了测定催化剂表面积、平均孔径及孔径分布的方法（一般而言指N2吸脱附实验）。

 

在进行氮气吸脱附表征的时候一般会给出如下数据：氮气吸脱附曲线（Nitrogen adsorption-desorption isotherm），孔容（pore volume），孔径分布图（pore size distribution），平均孔径（average pore diameter）。

 

那么如何对报告进行BET分析呢？

 

1.分析报告中常用名词

 

 

2.报告总图（summary report）

 

 2.1  BET比表面积（BET surface area）

 

 

使用不同的计算模型得到的比表面积有所不同，使用BET计算模型得到的比表面积是目前使用最普遍的。

 

 2.2  孔容

 

 

总孔容减去微孔孔容可以得到介孔和大孔孔容，当大孔孔容贡献较小的时候，可以近似为介孔孔容：Vmes+Vmac=Vtotal-Vmic≈Vmes，使用压泵法可以得到较为准确的大孔孔容。

 

 2.3  平均孔径

 

 

平均孔径的计算是基于孔都是圆柱形孔结构的假设来计算的，一般使用BJH方法来计算脱附枝曲线。

 

3.曲线的作图分析

 

 3.1  吸脱附曲线

 

 

找到对应的isotherm tabular report数据，并将这两列数据导入origin里面作图就可以得到吸脱附曲线。

 

 

上图是不同吸附等温线的类型，I型等温线在较低的相对压力下吸附量迅速上升，达到一定相对压力后吸附出现饱和值。一般，I型等温线往往反映的是微孔吸附剂（分子筛、微孔活性炭）上的微孔填充现象。

 

II型等温线反映非孔性或者大孔吸附剂上典型的物理吸附过程。III  型等温线十分少见。VI型等温线是一种特殊类型的等温线，反映的是无孔均匀固体表面多层吸附的结果。

 

IV型等温线与II型等温线类似，但曲线后一段再次凸起，且中间段可能出现吸附回滞环，其对应的是多孔吸附剂出现毛细凝聚的体系。

 

回滞环多见于IV型吸附等温线，根据最新的IUPAC的分类，有以下六种（1985年的标准主要是H1, H2a, H3, H4这四种）

 

 

H1和H2型回滞环吸附等温线上有饱和吸附平台，反映孔径分布较均匀。H1型迟滞回线可在孔径分布相对较窄的介孔材料，和尺寸较均匀的球形颗粒聚集体中观察到。

 

而H2型反映的孔结构复杂，可能包括典型的“墨水瓶”孔、孔径分布不均的管形孔和密堆积球形颗粒间隙孔等。H2a型回滞环常见于硅凝胶以及一些有序三维介孔材料，比如说SBA-16, KIT-5。

 

H2b型相对于H2a型来说，孔颈宽度（neck width）的尺寸分布要宽得多，常见于介孔泡沫硅（MCFs）和一些经过水热处理后的有序介孔硅材料。

 

H3和H4型回滞环等温线没有明显的饱和吸附平台，表明孔结构很不规整。

 

 3.2  孔径分布

 

 

BJH方法吸脱附孔径分布原始数据，一般用dV/dD（或者dlogD）来作图，一般来说，孔径分布图应该以脱附曲线为准（desorption），查看dV/dD以及dV/dlogD图；

 

由于采用对数形式，通常dV/dlogD的曲线编号幅度要更明显，因此孔径分布图应优先看脱附曲线dV/dlogD，其次可以结合脱附曲线dV/dD，但是如果脱附曲线孔径分布出现3.8nm强峰，则要以吸附曲线 的dV/dD以及dV/dlogD为准。

 

 3.3  微孔部分孔径分布

 

HK孔径分布：HK方法可以得到微孔部分的孔径分布。纵坐标最高点对应的孔径为微孔范围内样品最集中的孔的尺寸。

 

 

 

 3.4  累计孔容图（cumulative pore volume）

 

通过累计孔容图可以知道相应孔径对孔容的贡献，也可以直接通过对incremental pore volume得出对应孔径贡献孔容的大小。两种作图分析方法分别如下图所示：

 

 

 

将不同的孔径分布作图方式列举在一起，有一个直观的印象。