孔徑分布測定原理

比表面測試儀孔徑分布測定原理：
根據孔半徑的大小，固體表面的細孔可以分成三類：微孔，孔徑〈 2nm，活性炭、沸石、分子篩會有此類孔；中孔，孔徑2~50nm，多數超細粉體屬這一范圍；大孔，孔徑 〉50nm，Fe304、硅藻土等含此類孔。
氣體吸附法孔徑分布測定利用的是毛細冷凝現象和體積等效交換原理，即將被測孔中充滿的液氮量等效為孔的體積。毛細冷凝指的是在一定溫度下，對于水平液面尚未達到飽和的蒸氣，而對毛細管內的凹液面可能已經達到飽和或過飽和狀態，蒸氣將凝結成液體的現象。
毛細凝聚模型：
在毛細管內，液體彎月面上的平衡蒸汽壓P小于同溫度下的飽和蒸氣壓P0，即在低于P0的壓力下，毛細孔內就可以產生凝聚液，而且吸附質壓力P/P0與發生凝聚的孔的直徑一一對應，孔徑越小，產生凝聚液所需的壓力也越小。
凱爾文（kelvin）方程：
由毛細冷凝理論可知，在不同的P/P0下，能夠發生毛細冷凝的孔徑范圍是不一樣的，隨著值的增大，能夠發生毛細冷凝的孔半徑也隨之增大。對應于一定的P /P0值，存在一臨界孔半徑Rk，半徑小于Rk的所有孔皆發生毛細冷凝，液氮在其中填充。開始發生毛細凝聚液的孔徑Rk 與吸附質分壓的關系：
Rk = - 0.414 / log(P/P0) …………………………………………(5)
Rk完全取決于相對壓力P/P0。該公式也可理解為對于已發生冷凝的孔，當壓力低于一定的P/P0時，半徑大于Rk的孔中凝聚液氣化并脫附出來。通過測定 樣品在不同P/P0下凝聚氮氣量，可繪制出其等溫脫附曲線。由于其利用的是毛細冷凝原理，所以只適合于含大量中孔、微孔的多孔材料。
根據毛細凝聚理論，按照圓柱孔模型，把所有微孔按孔徑分為若干孔區，這些孔區由大而小排列。當P/P0＝1時，由公式（5）式可知，Rk = ∞,即這時所有的孔中都充滿了凝聚液，當壓力由1逐級變小，每次大于該級對應孔徑孔中的凝聚液就被脫附出來，直到壓力降低至0.4時，可得每個孔區中脫附 的氣體量，把這些氣體量換算成凝聚液的體積，就是每一孔區中孔的體積。綜上所述，比表面測試儀在氣體分壓從0.4到1的范圍中，測定等溫吸（脫）附線，按照毛細凝聚理 論，即可計算出固體孔徑分布，孔徑測定的范圍是2～50nm。
文章來源：http://www.micromeritics.com.cn/news_view.aspx?id=973