吸附测量是如何工作的?
测压技术测量材料在受控的压力和温度条件下捕获或释放特定气体的能力。他们还能够测量这些现象发生的速度。
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吸附作用 – 吸附分析引言
通过测压法进行气体吸附分析的方法使用待表征材料捕获气体(吸附或吸收现象)或释放气体(解吸现象)时气体的压力变化。它们可以在低压下使用,也可以在几十到几百bar的高压下使用。
允许进行这些测量的设备主要由以下部分组成:
- 插入待表征材料样品的测量池
- 储气罐,供应测试气体,并通过阀门连接到测量池
- 一种测量和控制测量池温度的装置
- 一种测量和调节储气罐温度的装置
- 用于测量储气罐和/或测量池中压力的压力传感器
- 一种用于管理储气罐和/或测量池中压力的系统,能够使其中一个和/或另一个达到真空水平或给定的初始压力。
为了表征材料对气体的吸附或吸收,首先将测量池和储气罐的温度稳定在设定值。在测量开始时,将样品排空,以“清洁”其可能携带的任何气体。
然后在用户选择的压力下在罐中制备一定剂量的测试气体。知道了储气罐的体积、温度和压力,就可以很容易地从气体的状态方程中确定制备的气体量。
然后打开将电池与储气罐分离的阀门,使测试气体流入整个可用体积。在样品没有气体吸附的情况下,理论最终压力是根据储气罐中的气体量、电池中可用的体积、测量池温度和测量池+储气罐的压力计算得出的。
但由于样品能够捕获部分存在的气体,最终压力值实际上低于其理论值。吸附或脱附的气体量,由理论值与最终测量值的差来计算得出。
这些设备可以涵盖不同形态(气体、粉末、液体)的材料研发需求,在不同温度和应用中得到广泛的应用。
测压法和吸附速率测量
使用这种方法的设备不只是测量稳定后的最终压力,而是连续测量压力。它们在每个测量点应用相同的吸附或吸收气体量计算,因此能够显示捕获气体量随时间的变化。因此,这些装置可以获得这种现象的速率,也称为吸附动力学。
我们可以很容易地理解,这个速率对于材料的最终应用非常重要,并且具有相同气体吸附能力但吸附速率非常不同的两种材料将不会具有相同的用途。
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压力计和解吸和吸附-解吸循环的测量
引言中描述的程序可以从最初暴露于高压的样品开始,并从先前置于真空下的储气罐开始进行。因此,将发生相反的现象,释放或解吸,而不是触发捕获或吸附。然后可以进行解吸等温线和解吸速率测量。
这些数据对材料的最终应用也很重要,因为在大多数情况下,它会经历气体捕获和释放循环。
一些测压装置能够对吸附-解吸循环进行编程,以检查材料在接近其应用中所暴露的条件下的行为。
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