物理吸附科普百问（应用篇51-55问）

      在1985年，IUPAC建议物理吸附等温线分为六种类型。然而，经过30年的发展，各种新的特征类型等温线已经出现，并证明了与其密切相关的特定孔结构。所以，于2015年，IUPAC更新了原有的分类。新规范的主要变化是I类、IV类吸附等温线增加了亚分类，用孔宽代替了孔径。所提出的新的物理吸附等温线分类如图3-5所示。

图3-5 新的物理吸附等温线

     I型等温线弯向p/p₀ 轴，其后的曲线呈水平或近水平状，吸附量接近一个极限值。吸附量趋于饱和是由于受到吸附气体能进入的微孔体积的制约，而不是由于内部表面积。在p/p₀ 非常低时吸附量急剧上升，这是因为在狭窄的微孔（分子尺寸的微孔）中，吸附剂-吸附物质的相互作用增强，从而导致在极低相对压力下的微孔填充。但当达到饱和压力时（p/p₀ >0.99），可能会出现吸附质凝聚，导致曲线上扬。

     微孔材料表现为I类吸附等温线。对于在77K的氮气和87 K的氩气吸附而言，I(a): 是只具有狭窄微孔材料的Langmuir吸附等温线，一般孔宽小于1 nm。I(b): 微孔的孔径分布范围比较宽，可能还具有较窄介孔。这类材料的一般孔宽小于2.5 nm。

     具有相对较小外表面的微孔固体（例如，某些活性炭，沸石分子筛和某些多孔氧化物）具有可逆的I型等温线。其特点是吸附很快达到饱和。

II类吸附等温线都有哪些特点？哪种多孔材料表现为II类吸附等温线？

     无孔或大孔材料产生的气体吸附等温线呈现可逆的II类等温线。

     其线形反映了不受限制的单层-多层吸附。如果膝形部分的曲线是尖锐的，应该能看到拐点B，它是中间几乎线性部分的起点—— 该点通常对应于单层吸附完成并结束；如果这部分曲线是更渐进的弯曲（即缺少鲜明的拐点B），表明单分子层的覆盖量和多层吸附的起始量叠加。

     当p/p₀=1时，还没有形成平台，吸附还没有达到饱和，多层吸附的厚度似乎可以无限制地增加。

III类吸附等温线都有哪些特点？哪种多孔材料表现为III类吸附等温线？

    III型等温线也属于无孔或大孔固体材料。它不存在B点，因此没有可识别的单分子层形成；吸附材料-吸附气体之间的相互作用相对薄弱，吸附分子在表面上在最有引力的部位周边聚集。对比II型等温线，在饱和压力点（即，在p/p₀=1处）的吸附量有限。