有关BJH孔径分布计算模型
8页1、.有关BJH孔径分布计算模型 BJH是目前使用历史最长,普遍被接受的孔径分布计算模型,它是基于Kelvin毛细管凝聚理论发展的。有关Kelvin方程,诵英教授的描述比较简明:BJH法是通过简单的几何计算应用Kelvin方程的经典方法,它假设孔型是圆柱孔。在这种方法普遍使用了60年后,随着MCM41模板孔径分子筛的问世,人们突然发现BJH法有着极大误差,低估孔径可达20%! 下图为MCM-41正六角形蜂窝状孔径及TEM电镜照片: MCM41的出现证实了非定域密度函数理论(NLDFT)计算孔径分布的正确性,同时也证明了:因此,ISO15901固体材料孔径分布与孔隙率的压汞法和气体吸附法测定第2部分:气体吸附法分析介孔和宏孔对BJH的使用提出了明确的限定条件:1.1.1采用Barret,Joyner和Halenda方法计算介孔孔径分布:由吸附等温线计算孔径分布的代数过程存在多个变化形式,但均假定:1) 孔隙是刚性的,并具有规则的形状(比如,圆柱状);2) 不存在微孔;3) 孔径分布不连续超出此方法所能测定的最大孔隙,即在最高相对压力处,所有测定的孔隙均已被充满。Barrett,Joyner和
2、Halenda曾描述了一种普遍采用的方法6。其总体计算步骤如下:1) 不论采用的是等温线的吸附分支,还是脱附分支,数据点均按压力降低的顺序排列。2) 将压力降低时氮气吸附体积的变化归于两方面的原因。一是在由Kelvin方程针对高、低两个压力计算出的尺寸围的孔隙中毛细管凝聚物的脱除,二是脱除了毛细管凝聚物的孔壁上多层吸附膜的减薄。3) 为测定实际孔径和孔体积,必须考虑,在毛细管凝聚物从孔隙中脱除时,残留了多层吸附膜。 应用BJH另一个非常致命的问题就是在脱附曲线上出现假峰!这是目前文献中出现频率最高的错误,有些导致了整个论文论点的推翻。如果吸附等温线不是IV类H1型迟滞环,用脱附曲线计算BJH孔径分布就会出现一个非常漂亮的假峰,这个峰的位置非常固定,77K下的氮吸附孔分布基本在4nm左右:判断假峰的方法也非常容易,只要看一下脱附曲线和吸附曲线上求得的BJH孔径分布曲线形状差异明显,即有可能是假峰:(插图)有关假峰出现的原因,可查阅3M上2003年第60期的此文:“Pore size determination in modifiedmicro- and mesoporous materi
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