比表面及孔径分析的知识你了解多少？（一）

吸附于固体表面的气体分子，不与固体产生化学反应，这种吸附称为物理吸附，物理吸附的特点是：吸附热小，吸附速率慢，无选择性，可逆，通常是发生在接近气体液化点的温度，一般是多层吸附。

物理吸附是一个动态的平衡过程，气体分子可以被吸附到固体表面上，而被吸附到固体表面的气体分子也可以解脱出来，某一时间，当吸附上去的分子数量和解脱出来的分子数量相等时，就达到吸附平衡，这时的吸附量称为平衡吸附量，对于一定的固体和气体，在一定的温度和压力下，其平衡吸附量是一定的。

在一定的温度下，平衡吸附量取决于气体的压力，随着压力的增加吸附量会增大，把恒温下吸附量随压力而变化的曲线称为等温吸附曲线，等温吸附曲线可以反映固体表面的吸附特性。由国际纯粹与应用化学联合会提出，吸附等温线可分为八种类型：

1型：在等温曲线的低压区域， 气体吸附量有一个快速增长。这归因于微孔填充。随后的水平或近水平平台表明，微孔已经充满，没有或几乎没有进一步的吸附发生。达到饱和压力时，可能出现吸附质凝聚。外表面相对较小的微孔固体，如活性炭、分子筛沸石和某些多孔氧化物，表现出这种等温线。对于I 型等温线的材料来说，孔径的大小会导致等温线产生一定的差异。

I(a)型：孔径尺寸小于1nm的微孔材料

I(b)型：微孔材料及孔径尺寸小于2.5nm的介孔材料

2型：II型等温线一般由非孔或大孔固体产生。B点通常被作为单层吸附结束的标志。3型：III型等温线的特征曲线向相对压力轴凸出。这种等温线在非孔或大孔固体上发生弱的气－固相互作用时出现，而且不常见。

4型：IV型等温线由介孔固体产生，典型特征是等温线吸附曲线与脱附曲线不一致，可以观察到迟滞回线，在p/p0值较高的区域可观察到一个平台，有时以等温线的最终转而向上结束。 

5型：V型等温线的特征是向相对压力轴凸起。V型等温线来源于微孔和介孔固体上的弱气－固相互作用，而且相对不常见。

6型：VI型等温线以其吸附过程的台阶状特性而著称。这些台阶来源于均匀非孔表面的依次多层吸附。这种等温线的完整形式，不能由液氮温度下的氮气吸附来获得。

以液氮温度下氮气的饱和蒸汽压为例，把一个接有压力传感器的密闭的金属管子插入液氮中，首先把管内的气体抽空，然后向管中充入高纯氮气，使其压力超过1个大气压，例如1.2个大气压（~120KPa），停止充气，并保持密封，这时管内会有一部分液氮产生，必形成一个气/液平衡的条件，一段时间后，管内氮气的压力逐步下降至一定值，这个压力即为氮气在液氮温度下的饱和蒸汽压P0。

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