纳米孔径分布——核磁共振低温纳米孔隙分析

核磁共振纳米孔隙分析仪的理论基础为Gibbs–Thomson方程，此方程建立了孔隙内物质相变温度的改变与孔隙大小之间的联系。

对于同一个样品，在一定的实验温度范围内，物性参数均为一定，因此可适用如下公式：

式中：

x——孔径直径 ，mm

KGT——熔点下降常数 ，nm·K

ΔTm——物质熔点变化量，K

由公式看出，孔径越小，熔点越低，熔点变化量越显著。液体信号量随温度升高而增加的过程可以看作是孔隙体积从小孔到大孔的累积过程，所以在

变温过程中对多孔材料液体信号量的测量，就可以得到材料的孔径分布信息。下图描述了多孔材料孔隙内物质随温度的相变过程。

图为砂岩样品的孔径分布对比图，绿色为NMRC法，黑色为吸附法。从上图对比来看，低温核磁法与氮气吸附法测得的孔隙大体趋势一致。

但是氮吸附测试范围集中在2一250 nm，且峰值相对单一，对于中孔以上的孔径信息相对有限，缺少部分中孔信息。而NMRC反映的孔径分布信息比较完整，1一1000 nm范围内皆有分布，且峰值清晰，主次分明，可以简单直观地辨识发育孔径段。

图为煤炭样品的孔径分布对比图，红色为NMRC法，黑色为低温氮气吸附法。从上图对比来看，低温核磁法与氮气吸附法在50nm以下，及100-250nm之间都有很大的波动，因此二者的趋势一致。

对比发现，核磁冻融法在50nm以下能反映更多的孔隙变化，同时不受模型的影响，测定的孔隙类型更丰富(包括开孔和闭孔)，测定范围涵盖微孔、中孔、大孔，同时不破坏样品结构、不污染样品、可多次重复实验，在孔隙结构分析中具有非常大的优势。

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