什么是BJH介孔分析模型?

介孔与大孔的孔径分析是建立在宏观热力学的基础上,主要依据是毛细凝聚理论,计算方法是用凯尔文方程确定与压力对应的孔尺寸,用赫尔塞方程计算吸附层厚度,并假设孔中吸附的氮分子以液氮的密度存在;通过测定的等温吸脱附曲线(通常相对压力范围是10-4~0.995),用逐次计算法计算出孔容-孔径分布、总孔体积和平均孔径,在这中模型的应用中,Barrett、Joyner、Halenda三位科学家对于原有模型计算微小孔吸附层厚度时的几何关系做了精细的修正,因此称为BJH法,BJH(Barrett-Joyner-Halenda)法一直沿用至今,已有60年以上的历史。BJH法介孔与大孔的分析过程可以解析为如下要点:

(1) 理论依据是毛细凝聚现象

(2) 由毛细凝聚现象推导出凯尔文方程 ,产生毛细凝聚时孔径与压力的关系 rk= – 0.414/log(P/Po)

(3) 赫尔塞方程 表达了孔内表面吸附层厚度与压力的关系,用于扣除大孔壁厚度增厚时的氮气吸附量 t = 0.354 [-5/ln(P/P0)]1/3

(4) 孔体积-孔内表面-孔径之关系 ,已知孔容和孔径,可算出孔的内表面积, 圆柱形孔 D=4V/S , 缝隙型孔 D=2V/S

(5) 孔体积增量的计算 ΔV孔=R{ΔV液- ΔtΣS大孔}

(6) 孔径分布的表征分为

积分分布 ,即累计分部,可得出任何孔径范围的孔体积,及总孔体积

微分分布 ,孔容增量与孔径增量的比值,即孔容随孔径的变化率,

微分分布 曲线上最高点对应的 最可几孔径,是多孔材料重要的特征孔径。

BJH法对介孔和大孔的分析范围一般下限是2nm,上限取决于吸附试验的最高压力,当最高压力达到0.997时,对应于500nm 。

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