爲什麽很多吸附等溫線都有回滞環?它是怎麽産生(shēng)的?
在許多等溫線類型中(zhōng)存在多種回滞環。2015年,純粹與應用化學聯合會(IUPAC)在其報
告中(zhōng)對回滞環的來源進行了闡述。
處于物(wù)理吸附等溫線的多層吸附範圍内的*性的回滞環通常與毛細管凝聚有關,重現性較好,
這種形式的回滞是由于吸附亞穩态和/或網狀分(fēn)子結構的影響。在一(yī)個開(kāi)放(fàng)的孔道中(zhōng)(通孔,如圓柱
形的幾何形狀),凝聚的延遲是多層吸附氣體(tǐ)的亞穩态造成的,這類孔的回滞環吸附分(fēn)支部分(fēn)同時存
在氣-液相變和可逆的液-氣相變的兩種狀态,而沒有達到熱力學平衡狀态。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(tǐ)狀的凝聚物(wù)所填充,熱力學平衡是建立
在脫附曲線的
在更複雜(zá)的孔隙結構中(zhōng),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
果寬孔都隻能通過狹窄的孔頸通道連接外(wài)表面(例如,墨水瓶孔形),就會發生(shēng)回滞現象。寬孔的填
充和以前一(yī)樣,但在脫附階段,孔道一(yī)直保持充滿狀态,直到在較低的蒸汽壓下(xià),狹窄的孔頸中(zhōng)的
吸附氣體(tǐ)先蒸發騰空,寬孔中(zhōng)的吸附質才可能蒸發脫附。在一(yī)個孔網結構中(zhōng),脫附蒸汽壓取決于孔
頸的尺寸和空間分(fēn)布。如果孔頸直徑不
是太小(xiǎo),孔網可以在到達一(yī)個相對壓力
下(xià)開(kāi)始騰空,這個壓力點相當于特征性
的滲透阈值。這樣,我(wǒ)(wǒ)們可以從等溫線
的脫附分(fēn)支上獲得有關孔頸大(dà)小(xiǎo)的有
用信息。
理論和實驗研究表明,如果孔頸寬
度(W)小(xiǎo)于臨界尺寸(W c,在77K
的氮吸附是大(dà)約5-6nm的孔喉),由墨
水瓶肚的較大(dà)孔脫附還存在氣穴效應
機理(即在亞穩态凝聚流體(tǐ)中(zhōng)自發成核
和生(shēng)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.
些微介孔二氧化矽、介孔沸石、粘土,
以及某些活性炭中(zhōng)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(xià),無法獲得孔喉直徑及其分(fēn)布等
定量信息