1985年IUPAC在最初提出物理吸附表征材料時,對于回滯環(huán)分為H1-H4四類(圖2)。
圖2 1985版回滯環(huán)分類
在2015年,結(jié)合多年的發(fā)展以及為了更加精準(zhǔn)的描述,IUPAC又將常見的回滯環(huán)分成了 H1- H5 四種類型(圖3)[2]。我們主要對最新的分類進(jìn)行介紹。
圖3 2015版回滯環(huán)分類
H1:孔徑分布較窄的圓柱形均勻介孔材料具有H1 型回滯環(huán),例如,在模板化二氧化硅(MCM-41,MCM-48,SBA-15)、可控孔的玻璃和具有有序介孔的碳材料中都能看到H1 型回滯環(huán)。通常在這種情況下,由于孔網(wǎng)效應(yīng)最小,其明顯標(biāo)志就是回滯環(huán)的陡峭狹窄,這是吸附分支延遲凝聚的結(jié)果。但是,H1 型回滯環(huán)也會出現(xiàn)在墨水瓶孔的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)中,其中“孔頸"的尺寸分布寬度類似于孔道/空腔的尺寸分布的寬度(例如,3DOM 碳材料)。
H2:H2 型回滯環(huán)是由更復(fù)雜的孔隙結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的,網(wǎng)孔效應(yīng)在這里起了重要作用。
其中:H2(a)是孔“頸"相對較窄的墨水瓶形介孔材料。
H2(a)型回滯環(huán)的特征是具有非常陡峭的脫附分支,這是由于孔頸在一個狹窄的范圍內(nèi)發(fā)生氣穴控制的蒸發(fā),也許還存在著孔道阻塞或滲流。許多硅膠,一些多孔玻璃(例如,耐熱耐蝕玻璃)以及一些有序介孔材料(如SBA-16 和KIT-5 二氧化硅)都具有H2(a)型回滯環(huán)。
H2(b)是孔“頸"相對較寬的墨水瓶形介孔材料。
H2(b)型回滯環(huán)也與孔道堵塞相關(guān),但孔頸寬度的尺寸分布比H2(a)型大得多。在介孔硅石泡沫材料和某些水熱處理后的有序介孔二氧化硅中,可以看到這種類型的回滯環(huán)實(shí)例。
H3:H3 見于層狀結(jié)構(gòu)的聚集體,產(chǎn)生狹縫的介孔或大孔材料。
H3型的回滯環(huán)有兩個不同的特征:(i)吸附分支類似于II型等溫吸附線;(ii)脫附分支的下限通常位于氣穴引起的P/P0壓力點(diǎn)。這種類型的回滯環(huán)是片狀顆粒的非剛性聚集體的典型特征(如某些粘土)。另外,這些孔網(wǎng)都是由大孔組成,并且它們沒有被孔凝聚物*填充。
H4:H4 型回滯環(huán)與H3 型的回滯環(huán)有些類似,但吸附分支是由I 型和II 型等溫線復(fù)合組成,在P/P0的低端有非常明顯的吸附量,與微孔填充有關(guān)。H4 型的回滯環(huán)通常發(fā)現(xiàn)于沸石分子篩的聚集晶體、一些介孔沸石分子篩和微-介孔碳材料,是活性炭類型含有狹窄裂隙孔的固體的典型曲線。
H5:很少見,發(fā)現(xiàn)于部分孔道被堵塞的介孔材料。雖然H5 型回滯環(huán)很少見,但它有與一定孔隙結(jié)構(gòu)相關(guān)的明確形式,即同時具有開放和阻塞的兩種介孔結(jié)構(gòu)(例如,插入六邊形模板的二氧化硅)。
參考文獻(xiàn):
2.de Boer J H. In: Everett D H, Stone F S. ed. The Structure and Properties of Porous Materials. London: Butterworths,
1958.68
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