采用t-plot方法進行多種材料分析

2022-05-17

Lippens和de Boer開發了t-plot方法，是一種能夠分析多種材料比表面積和孔容的方法。t-plot是將吸附等溫曲線（橫坐標為相對壓力P/P₀，縱坐標為吸附量）轉化為以吸附層厚度的曲線（橫坐標為吸附層厚度，縱坐標為吸附量），使用標準T曲線（橫坐標是相對壓力，縱坐標是吸附層厚度t）進行轉化。吸附層厚度是通過公式1定義的，假定氮氣分子在材料表面呈六邊形緊密排列，V_m：單層吸附量，V:特定相對壓力下的吸附量。

通過無孔石英砂（a），微孔高硅分子篩（b），和含有介孔的多孔二氧化硅Develosil（c）的N₂@77.4 K吸脫附等溫曲線轉化得到的t-plot，采用無孔二氧化硅的標準t曲線來計算得到各自的比表面積和孔容，如圖2所示。石英砂（a）是一條過原點的直線，可以看出基本與SiO₂的標準t曲線一致。該線的斜率提供了比表面積的信息。

在高硅分子篩中，通過吸附等溫線可以判斷微孔的存在。過原點的直線斜率很大 (見圖3 中的直線 ①)，當微孔被N₂填充*后，斜率變小 (圖3直線 ②). 從拐點計算平均孔半徑(t) ，但是當2t值小于0.7nm時，這個數值就不可靠了。另外，圖3中的第二條直線的截距和斜率分別表示微孔孔容和外表面積。微孔的比表面積可以通過條直線斜率得出的總表面積減去外表面積獲得。此外，在多孔二氧化硅Develosil (c)中，過原點的直線向上發生了偏移 (見圖 2(c))，與吸附支發生毛細冷凝現象一致，顯示出孔的形狀為圓柱形(見應用指南7 BJH方法分析介孔孔徑分布)。從兩條直線的斜率和截距可以計算得到總比表面，外表面積，介孔表面積和介孔孔容，詳見表1。

Table 1 各材料的比表面和孔容

當采用t-plot方法對吸附等溫線進行分析時，必須選擇參考t-曲線。理想情況下，最好對樣品做一條參考t曲線，并且保證樣品的化學性質相同，且是無孔的。因此，我們正在準備與待分析樣品化學性質接近的非極性樣品的參考的t曲線，以及一些模型如Harkins-Jura和FHHs。