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吸附等溫線都有回滯環的產生

 更新時間:2017-11-10 點擊量:4645

為什么很多吸附等溫線都有回滯環?它是怎么產生的?

在許多等溫線類型中存在多種回滯環。2015年,純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在其報

告中對回滯環的來源進行了闡述。

處于物理吸附等溫線的多層吸附范圍內的*性的回滯環通常與毛細管凝聚有關,重現性較好,

這種形式的回滯是由于吸附亞穩態和/或網狀分子結構的影響。在一個開放的孔道中(通孔,如圓柱

形的幾何形狀),凝聚的延遲是多層吸附氣體的亞穩態造成的,這類孔的回滯環吸附分支部分同時存

在氣-液相變和可逆的液-氣相變的兩種狀態,而沒有達到熱力學平衡狀態。由于蒸發過程不涉及成

核,脫附階段相當于可逆的液-氣相變。因此,如果孔被液體狀的凝聚物所填充,熱力學平衡是建立

在脫附曲線的

在更復雜的孔隙結構中,脫附路徑通常取決于網絡效應和各種形式的孔道阻塞(圖59右)。如

果寬孔都只能通過狹窄的孔頸通道連接外表面(例如,墨水瓶孔形),就會發生回滯現象。寬孔的填

充和以前一樣,但在脫附階段,孔道一直保持充滿狀態,直到在較低的蒸汽壓下,狹窄的孔頸中的

吸附氣體先蒸發騰空,寬孔中的吸附質才可能蒸發脫附。在一個孔網結構中,脫附蒸汽壓取決于孔

頸的尺寸和空間分布。如果孔頸直徑不

是太小,孔網可以在到達一個相對壓力

下開始騰空,這個壓力點相當于特征性

的滲透閾值。這樣,我們可以從等溫線

的脫附分支上獲得有關孔頸大小的有

用信息。

理論和實驗研究表明,如果孔頸寬

度(W)小于臨界尺寸(W   c,在77K

的氮吸附是大約5-6nm的孔喉),由墨

水瓶肚的較大孔脫附還存在氣穴效應

機理(即在亞穩態凝聚流體中自發成核

和生成氣泡,見圖59左)。例如,在某

圖59   孔道阻塞和氣穴控制的蒸發現象示意圖

   引自M. Thommes, B. Smarsly, P. I. Ravikovitch, A. V. Neimark,

Langmuir 2006, 22, 756.

些微介孔二氧化硅、介孔沸石、粘土,

以及某些活性炭中已經發現氣穴控制

的蒸發現象。與孔道阻塞/滲流控制蒸發相反,  在氣穴存在的情況下,無法獲得孔喉直徑及其分布等

定量信息

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