Гистерезис в изотерме адсорбции и десорбции Как оценить распределение пор по размерам

Всегда обсуждалось, следует ли оценивать распределение пор по размерам с помощью изотермы адсорбции или изотермы десорбции

Считается, что гистерезис между изотермой адсорбции и изотермой десорбции вызван постепенным механизмом десорбции (теория перколяции) из-за объединения пор разного размера. Эта теория перколяции предполагает, что распределение пор по размерам, полученное из изотермы десорбции, является проблематичным для использования. Обычно говорят, что распределение пор по размерам, полученное из изотермы адсорбции, имеет меньше проблем и ближе к истинному значению.

Адсорбционный гистерезис

Кроме того, существует явление, что изотерма десорбции закрывается со стороны изотермы адсорбции при том же равновесном давлении, даже если размер пор изменяется (без особого случая гистерезиса низкого давления). Это явление показывает, что причина замкнутой изотермы десорбции не связана с размером пор и обусловлена физическими свойствами адсорбента при температуре адсорбции. Такое поведение обусловлено кавитациями адсорбционной фазы в порах. Анализ распределения пор по размерам, полученный из изотермы десорбции, всегда имеет пик в 3,4 нм поры из-за давления кавитации. Эту часть необходимо игнорировать при использовании десорбции изотермы N2 при 77К, поскольку это не связано с конденсацией пор на материале.

Десорбция азота с кавитацией при 77,4 К

Распределение пор по размерам мезопористого кремнезема На следующих рисунках представлены график распределения пор по размерам и картина TEM пористого кремнеземистого материала.

Пик размера пор (29 нм), показанный красным кругом, вычисляется из изотермы адсорбции, а пик размера пор (18 нм), показанный синим кругом, вычисляется из изотермы десорбции. Эти два типа отличаются примерно на 10 нм. Сравнение этих двух данных с наблюдением срезаемого материала методом TEM показывает хорошее согласие с размером пор, полученным из изотермы адсорбции. Также на этом материале имеются неоднородные поры в сочетании со сложностью. В настоящее время метод газовой адсорбции полезен для определения размера пор, но трудно определить форму пор. Поэтому, необходимо выбрать правильную теорию анализа путем определения формы пор из литературы или TEM/SEM измерений