Hysteréza v adsorpčnej a desorpčnej izoterme Ako vyhodnotiť distribúciu veľkosti pórov

Vždy sa diskutovalo, či sa má vyhodnotiť distribúcia veľkosti pórov pomocou adsorpčnej izotermy alebo desorpčnej izotermy.

Predpokladá sa, že hysteréza medzi adsorpčnou izotermou a desorpčnou izotermou je spôsobená postupným desorpčným mechanizmom (teória perkolácie) v dôsledku kombinovania pórov rôznych veľkostí. Táto teória perkolácie naznačuje, že distribúcia veľkosti pórov získaná z desorpčnej izotermy je problematická. Všeobecne sa hovorí, že distribúcia veľkosti pórov získaná z adsorpčnej izotermy má menšie problémy a je bližšie k skutočnej hodnote.

Hydréza ad-desorpcie

Okrem toho existuje jav, že desorpčná izoterma je uzavretá na stranu adsorpčnej izotermy pri rovnakom rovnovážnom tlaku, aj keď sa zmení veľkosť pórov (bez osobitného prípadu nízkotlakovej hysterézie). Tento jav ukazuje, že dôvod desorpčnej izotermy, ktorá sa má uzavrieť, nesúvisí s veľkosťou pórov a je spôsobený adsorpčnou fyzikálnou vlastnosťou pri adsorpčnej teplote. Toto správanie je spôsobené kavitáciami adsorpčnej fázy v póroch. Analýza distribúcie veľkosti pórov získaná z desorpčnej izotermy má vždy pík 3,4 nm v dôsledku tlaku kavitácií. Tento pór je potrebné ignorovať pri použití desorpcie izotermy N2 pri 77 K, pretože to nesúvisí s kondenzáciou pórov na materiáli.

Desorpcia dusíka s kavitáciami pri 77,4 K

Distribúcia veľkosti pórov mezoporézneho oxidu kremičitého Nasledujúce obrázky sú grafom distribúcie veľkosti pórov a TEM obrázkom porézneho oxidu kremičitého.

Pík veľkosti pórov (29 nm) zobrazený s červeným kruhom sa vypočíta z adsorpčná izotermy a pík veľkosti pórov (18 nm) znázornený s modrým kruhom sa vypočíta z desorpčná izotermy. Tieto dva sa líšia asi o 10 nm. Porovnanie týchto dvoch s pozorovaním krájaného materiálu pomocou TEM ukazuje dobrú zhodu s veľkosťou pórov získanou z adsorpčné izotermy. Na tomto materiáli sú tiež nehomogénne póry kombinované so zložitosťou. V súčasnej dobe je technika adsorpcie plynu užitočná na určenie veľkosti pórov, ale je ťažké určiť tvar pórov..

Preto je potrebné zvoliť správnu teóriu analýzy určením tvaru pórov z literatúry alebo pozorovaní TEM / SEM