来源丨热分析与吸附 ← 关注Ta
物理吸附实验方法原理及样品用量
物理吸附是由分子间的弱相互作用力所引起的吸附，由于该作用较弱，由此产生的吸附热较小，吸附和脱附速度也都较快。被吸附物质也较容易脱附下来，因此物理吸附是可逆的。例如分子筛对许多气体的吸附，被吸附的气体很容易解脱出来而不发生性质上的变化。
用于测量材料的物理吸附性质的仪器主要有容量法和重量法两种，其中以容量法更为常用。容量法测量物理吸附的仪器又分为流动法和静态法两种。本文主要介绍静态容量法仪器的工作原理及实验样品用量。静态容量法由于待测样品是在固定容积的样品管中，吸附质相对动态法不流动。该方法测量是在等温（通常用液氮）条件下，向样品管内通入一定量的吸附质气体（通常为N2），通过控制样品管中的平衡压力直接测得吸附分压，由气体状态方程（通常为理想气体状态方程）得到该分压点的吸附量。测量过程中逐渐增加吸附质气体使吸附平衡压力逐渐变大，最终得到吸附等温线。通过逐渐吸附质气体被抽走来降低吸附平衡压力，得到脱附等温线（如图1）。
图1 氮气吸脱附等温线根据所测得的等温线可以判断吸附现象的本质，如属于分配（线性），还是吸附（非线性）；测量吸附剂对特定吸附质的吸附容量；用于计算吸附剂的孔径、比表面、孔容积、孔形状等重要物理参数。实验时样品用量一般根据样品量与估算的比表面积的乘积为5来判断。对于大比表面积的样品（通常比表面积大于100m2/g时）而言，用该方法判断样品用量时乘积通常为10。为了减少样品称量对结果的误差，每次实验的样品最少用量最好不要少于30~50毫克。最大样品用量不应超出样品管的最大刻度线。
催化剂的比表面积与催化活性的关系
昨天有个研究生问我一个这样的问题:“刚刚做的催化剂，其中有一个测得比表面积相对来说是比较大的，但是它的降解活性却是最小的，两者有必要的关系吗？按经验来说不是比表面积越大，吸附面积越大，催化降解效果越好的吗？能否给一个合理的解释?“
这个问题的分析如下:首先，比表面积和活性有一定的关系，但没有那么绝对。吸附不仅与比表面积有关，还与孔径有关系。如果孔道太小，被吸附物质不能进入，小孔道内的比表面积对于活性没有贡献。由此可见，比表面积大有促进作用的前提是:催化剂的表面可以有效提供反应物与活性中心相互作用的场所。其次，吸附肯定是和比表面积有关，但是降解效率与具体的活性物种密切相关。另外，催化剂类型也是关键因素，毕竟影响催化剂活性的因素太多了。综上，这个问题的合理解释是：催化活性和比表面积有关系，但不是直接关系！催化剂的活性位点才是重点！当然与催化对象和催化条件条件都有一定关系。
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