Нефтехимия и катализ. Методы анализа. Сорбциядесорбция азота
 Скачать 54.75 Kb.
|
|
Сорбция-десорбция азота Одним из наиболее широко используемых методов определения размера пор и площади поверхности пористых материалов является азотный анализатор поверхности. Из формы изотермы адсорбции и десорбции азота можно сделать вывод о наличии и форме мезопор. Для того, чтобы определить наличие мезопор и их харакетристики регистрируют равновесные изотермы адсорбции– десорбции азота на поверхности вещества при 77К (температура жидкого азота). Проанализировав равновесную изотерму с использованием одной из моделей сорбции можно сделать выводы о текстуре и параметрах пор исследуемого вещества. [1] Так, например, поверхность без мезопор имеет изотерму типа I, поскольку микропоры обратимо наполняются и опорожняются, а наличие мезопор приводит к комбинации изотерм типа I и IV. (рисунок)  Рисунок. Типы изотерм адсорбции-десорбции. Наличие петли гистерезиса на изотермах свидетельствует о наличии мезопор, а форма этой петли гистерезиса связана с их геометрической формой. [2] Капиллярную конденсацию в мезопористых адсорбентах часто отличает отчетливая ступенька на изотерме адсорбции, сопровождаемая петлей гистерезиса. [3] Механизм гистерезиса адсорбции-десорбции вызывает большой интерес на протяжении нескольких десятилетий. Микроскопические статистико-механические теории капиллярной конденсации убедительно предполагают, что гистерезис возникает из-за существования метастабильного состояния в одной идеализированной поре. [4] Результаты ясно показывают, что петля гистерезиса сжимается с ростом температуры и в конечном итоге исчезает при критической температуре гистерезиса (Tch), которая зависит от среднего размера пор, но лежит существенно ниже критической температуры пор.[3] ИК С 1950-х годов ИК-спектроскопия стала популярным аналитическим методом среди химиков-лигнинов. В последнее десятилетие FTIR (Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье)-спектрометры играют все более важную роль в исследовательской работе. FTIR — один из наиболее широко используемых инструментов анализа топлив. Это чисто инструментальный тест, свободный от разнообразной пробоподготовки. Он обладает массой полезных показателей, включая экономию времени, удобство, экономичность, практичность, многофункциональность и универсальность. Он может обнаруживать водорастворимые соединения, органические соединения и некоторые добавки. FTIR основан на фундаментальных принципах молекулярной спектроскопии. Основной механизм молекулярной спектроскопии заключается в том, что молекулы поглощают энергию света на определенных длинах волн (их резонансных частотах) . Например, молекула воды имеет специфический резонанс около волнового числа 3450 см-1 в инфракрасном диапазоне.[5] В ИК-Фурье спектрометре образцы возбуждались источником инфракрасного света с волновым числом от 4000 до 400 см-1. Интенсивность светопропускания образца измерялась с одним интервалом волновых чисел. Разность интенсивности света между возбуждающим и передающим лучами определялась детектором. FTIR-спектроскопия — это быстрый, удобный и надежный метод. Это позволяет качественно обнаруживать органические соединения или окружающие функциональные группы, поскольку характерный режим колебаний каждой молекулярной группы вызывает появление полос в инфракрасном спектре на определенной частоте. Кроме того, метод FTIR является эффективным способом количественного анализа, поскольку относительная интенсивность характеристических полос в спектре пропорциональна их концентрации. В контексте in-situ наблюдения за химическими и физическими процессами на мезопористых поверхностях спектроскопия в среднем инфракрасном (среднем ИК) диапазоне является мощной альтернативой УФ. Она предоставляет прямую и конкретную молекулярную информацию для использования в качественном, а также количественном анализе с высоким временным разрешением в масштабе секунд. [6] S. J. Gregg and K. S. W. Sing, Adsorption, Surface Area, and Porosity (Academic, New York, 1982), Chap. 3. Kulprathipanja S. (ed.). Zeolites in Industrial Separation and Catalysis DOI:10.1063/1.450352 https://doi.org/10.1063/1.476218 https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814497-8.00001-1 DOI:10.1021/acsanm.8b01876 |