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1、动态氮吸附孔径分布测试的原理和方法许多超细粉体材料的表面是不光滑的，甚至专门设计成多孔的，而且孔的尺寸大小、形状、数量与它的某些性质有密切的关系，例如催化剂与吸附剂，因此，测定粉体材料表面的孔容、孔径分布具有重要的意义。国际上， 一般 把这 些微 孔按 尺寸 大小分为三类：孔径 2nm 为微 孔， 孔径 =2 50nm 为中孔，孔径 50nm 为大孔 , 其中中孔具有最普遍的意义。用氮吸附法测定孔径分布是比较成熟而广泛采用的方法，它是用氮吸附法测定 BET 比表面的一种延伸，都是利用氮气的等温吸附特性曲线：在液氮温度下，氮气在固体表面的吸附量取决于氮气的相对压力（P/P0）， P为氮气分压，
2、P0 为液氮温度下氮气的饱和蒸汽压；当P/P 0在 0.050.35 范围内时，吸附量与（P/P 0 ）符合 BET 方程，这是氮吸附法测定粉体材料比表面积的依据；当P/P 0 0.4 时，由于产生毛细凝聚现象，即氮气开始在微孔中凝聚，通过实验和理论分析，可以测定孔容、孔径分布。所谓孔容、孔径分布是指不同孔径孔的容积随孔径尺寸的变化率。所谓毛细凝聚现象是指，在一个毛细孔中，若能因吸附作用形成一个凹形的液面，与该液面成平衡的蒸汽压力P 必小于同一温度下平液面的饱和蒸汽压力 P0 ，当毛细孔直径越小时，凹液面的曲率半径越小，与其相平衡的蒸汽压力越低，换句话说，当毛细孔直径越小时，可在较低的P/P
3、0压力下，在孔中形成凝聚液，但随着孔尺寸增加，只有在高一些的P/P 0压力下形成凝聚液，显而易见，由于毛细凝聚现象的发生，将使得样品表面的吸附量急剧增加，因为有一部分气体被吸附进入微孔中并成液态，当固体表面全部孔中都被液态吸附质充满时，吸附量达到最大，而且相对压力 P/P 0 也达到最大值 1。相反的过程也是一样的，当吸附量达到最大（饱和）的固体样品，降低其相对压力时，首先大孔中的凝聚液被脱附出来，随着压力的逐渐降低，由大到小的孔中的凝聚液分别被脱附出来。设定粉体表面的毛细孔是圆柱形管状， 把所有微孔按直径大小分为若干孔区，这些孔区按大到小的顺序排列，不同直径的孔产生毛细凝聚的压 P0rk=
4、-0.414 log(P/P0 )(1)rKP/P0P/P0r Kt (P/P 0)t = 0.354-5/ln(P/P0 )1/3(2)P/P 0r prp= r k + t(3)t r Ktr kr c,c “ ” P0P1,r C0r C1 r C1 ,VC1,VP1SP1VC1=r C121(5)Lp1=r p12L1(6)VSp1 = 2r C1 L 1(7)L1r C1r p1(1)(2)(6)(5)(7)(6)VP1=r/r. VC18P1C12SP1 = 2 V P1 / rP1989PP01,Vc1,r 0 r 1P1P2:r p1 r p2r p0r p1( t 2=t 1
5、-t2VVC2P2Sg2VC2=r C22L+ Sp1t2(10)2Vp2=r p22L2(11)S= 2rC2L1(12)p2 ,VP2=r p2/r C2V- St(13)2C2P12SP2=2V /r p2(14)P213 VC2 P1 P2irp（ i-1）rpiVpiSpiV =/2 V-2 ti 1(15)r pir ciiV /r pjpicipjj1 S=2V/r pi(16)pipi公式（15）的物理意义是很清楚的，Vpi 是第 i个孔区，即孔半径从rp（ i-1）到 rpi之间的孔的容积， V 是相对压力从P降至 P 时固体表面脱ci（ i-1 ）i附出来的氮气量 并折算成
6、液氮的体积，从气体氮折算为液体氮的公式如下：V液 = 1.547 10-3 V 气 （17）最后一项是大于r pi 的孔中由 t i引起的脱附氮气，它不属于第i 孔区中脱出来的氮气，需从cirpi/r ci2是一个系数，它把半径为V 中扣除；（）r c 的孔体积转换成 r p 的孔体积。当孔径很小时，由t 引起的气体脱附量不能近似成一个平面，应对此项加以适当校正，这就是常用的DJH方法。基于以上的理论分析，用氮吸附法测定孔径分布的实验及计算方法迎刃而解。首先，设计若干实验的P/P 0 值 ( 即分成若干孔区) ，根据 P/P 0 ，所有计算所需的参数均可通过如下相关公式求出, 并组成第一个”计算参数表”。表中所用的公式再分列于下：rtrciipi= rki= -0.414 / log(P/P= 0.354-5 / ln(P/P= rci+ ti0 ) i 1/30) i(凯尔文方程赫尔赛方程)rpi= 1/2 (rp （ i-1） + rpi )rci= 1/2 (rc （ i-1） + rci ) ti= t(i-1)-tiRi= (rpi/rci) 2