Προσδιορισμός επιφάνειας και πορώδους στερεών. - ποροσιμετρία Ν 2

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Προσδιορισμός επιφάνειας και πορώδους στερεών. - ποροσιμετρία Ν 2"

Ευμελια Λιάπης
4 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Προσδιορισμός επιφάνειας και πορώδους στερεών. - ποροσιμετρία Ν 2 Τεχνικές χαρακτηρισμού επιφανειών - XRD - TPD-TPR - XPS - IR - Mössbauer - SEM/TEM - STM

2 Προσδιορισμός επιφάνειας και πορώδους στερεών. Προσρόφηση Φυσική Χημική Φυσική Προσρόφηση ε D (r) = -C r -6 -C 2 r -8 -C 3 r - ε D (r) = -C r -6 ε R (r) = Br -2 ε(r) = -C r -6 + Br -2 Φ(z) = Σε ij (r ij ) Φ(z) = -C ij Σr ij -6 + B ij Σr ij -2

3 πολικές ομάδες, ιόντα, π-δεσμοί υλικού δημιουργία διπόλων στα μόρια του αερίου Φ Ρ = -(/2) α 2 F όπου F η ισχύς του πεδίου στο κέντρο του μορίου α η πολωσιμότητα του μορίου. επιπροσθέτως εάν το μόριο παρουσιάζει μόνιμη διπολική ροπή μ Φ Fμ = -F μ cosθ όπου θ η γωνία μεταξύ του πεδίου και του άξονα του δίπολου επιπροσθέτως εάν το μόριο παρουσιάζει μόνιμη τετραπολική ροπή π.χ. CO, CO 2 και Ν 2 Φ FQ Φ (Z) = Φ d + Φ R + Φ P + Φ Fμ + Φ FQ

4 προσροφητικά : I. Χωρίς ιόντα ή θετικά φορτισμένες ομάδες (π.χ. graphitized carbo). II. Με εντοπισμένο θετικό φορτίο (π.χ. ΟΗ ομάδες σε υδροξυλιομένες επιφάνειες οξειδίων). III. Με εντοπισμένο αρνητικό φορτίο (π.χ =, =C). προσροφούμενα αέρια: α. Σφαιρικά συμμετρικά άτομα ή μόρια που έχουν μόνο σ-δεσμούς (π.χ.ευγενή αέρια, κεκορεσμένοι υδρογονάνθρακες). β. Μόρια με π-δεσμούς (π.χ. ακόρεστοι ή αρωματικοί υδρογονάνθρακες) ή μονήρη ζεύγη ηλεκτρονίων (π.χ. αιθέρες, τριτοταγείς αμίνες). γ. Μόρια με θετικό φορτίο στην περιφέρεια τους. δ. Μόρια με ομάδες με ηλεκρονιακή πυκνότητα και εντοπισμένο θετικό φορτίο (π.χ μόρια με -ΟΗ, ή -ΝΗ 3 ). Κατηγορία προσροφητικού Είδος Προσροφούμενου Ι II III α β + s + s γ + s + s δ + s + s δυνάμεις διασποράς, s ηλεκτροστατικές δυνάμεις.

5 πραγματικά στερεά

6 συσσωμάτωση ή θερμική διάσπαση της μορφής στερεό A στερεό B + αέριο Μικροπόροι : Διάμετρος μικρότερη από ~2Å (2) Μεσοπόροι : Διάμετρος μεταξύ ~2 και ~5Å (2 και 5) Μακροπόροι : Διάμετρος μεγαλύτερη από ~5Å (5)

7 4 VN2, cc/g (STP) P/P MCM υλικά IUPAC BDDT κατάταξη ισοθέρμων προσρόφησης ( I έως V) Bruauer, Deig, Deig και Teller (94).

8 IUPAC - 25

9 Προσρόφηση σε μη πορώδη υλικά εξίσωση ΒΕΤ ( p/p c(p/p ) )( ( c )p/p ) p/p ( p/p ) c c c p p.5<p/p <.35 προσδιορισμός ειδικής επιφάνειας A( 2 /g) A = a L =oles/g (μονόστρωμα) a = 6.2 Å 2 = /μόριο L= μόρια/ol

10 (P/P )/[V*(-(P/P ))] V, cc/g (STP) ισόθερμος BET P/P,ads V,ads P/P,des V,des P/P V( P/P ) ,5 (P/P ).35 slope c V c P/P c V( P/P ) V c V c BET ads P P.5 P/P y =.29643x +.34 R 2 = P/P itercept.34 V c V =33.58cc/g ssa=46 2 /g C=222

11 i- i /R T) (q i i /R T) (q Θ P K α e ν Θ Θ P K α e ν Θ i εξαγωγή Β.Ε.Τ. α i =α 2 (i 2) q i =q 2 (i 2) ν i =ν 2 (i 2) ) )p/p ( )( p/p ( ) c(p/p c =Σ= (Θ +2 Θ 2 + +i Θ i ) L)/R T) ((q 2 2 e v α v α c

12 Σύγκριση ειδικών επιφανειών σχήμα σωματιδίου σφαίρα ή κύβος A 6 ρ d ρ (g/c 3 ), d (μ), A ( 2 /g) A d : ηλεκτρονικό μικροσκόπιο Α Ν : προσρόφηση Ν 2.9.

13 Μαθηματική ανάλυση της ΒΕΤ p/p (c )p/p C (C). (D) (B) (A) C (A) 2 (B) (C).5 C=3 A ν c A ν 2 (ql)/rt 2 e (C)=(A)-(B)

14 Προσρόφηση άλλων μορίων

15 Περιοχή πολυστρωματικής προσρόφησης εξίσωση Frekel-Halsey-Hill (FHH) (θ=v/v ) Hill : l(p /P) = b/θ 3 FHH : l(p /P) = b/θ s b εξαρτάται από E ή q st 2<S<3, S για ηλεκτροστατικές δυνάμεις Κανονική (stadard) ισόθερμος μη πορωδών υλικών Pierce l(p /P) = 2.99 θ 2.75 de Boer i. οξείδια μετάλλων,γραφίτης ii. αλογονίδια μετάλλων iii. μέταλλα Bruauer i.2>c>5 ii.c=23 iii.5>c> iv. C=5.2 v. 2>C>.5 για P/P>.5 Lecloux Pirard i. C>3 ii. 3>C> iii. >C>4 iv. 3>C>2

16 t-plots as-plots (σύγκριση με μη πορώδες υλικό αναφοράς) Μη πορώδες υλικό αναφοράς t=στατιστικό πάχος t σ ή t V V σ σ=3.54å N2 υλικού = f(t) (αναφοράς) ή V N2 υλικού = f(t) (αναφοράς) (για ίδια P/P ) VN2 cc/g (TEST) κλίση=b t t, A (referece) t σ επίσης =b t t t σ A = a L b t σ ή ή V b t t σ A = σ b t a L V V σ A ( 2 /g) = b t (προσρόφηση σε olg - ) ή A ( 2 /g) = 5.47bt (προσρόφηση σε ccg - )

17 V cc/g a s -plots : a s αντί της τιμής t a s =/.4 =V/V.4 υλικού αναφοράς ba(test) b (referece) a.4.4(test) (referece) A(test) A(referece) κλίση=b a A(test) b a ba (test) A(referece) (referece) a s για μη πορώδη SiO 2.4 =5.5μol -2, για A(referece)= 2 b a =5.5μol -2 A(test) = b a (test) εάν η προσρόφηση εκφράζεται σε ol g- A(test) = 2,89 b a (test) εάν η προσρόφηση εκφράζεται σε cc g-

18 επίδραση μεσοπόρων και μικροπόρων στην μορφή των t- ή as-plots

19 Ισόθερμος βηματικής προσρόφησης σε μη πορώδη υλικά (τύπος VI) μεγάλες διαφορές δυναμικής ενέργειας Φ μεταξύ των διαδοχικών στρωμάτων του προσροφημένου αερίου κάθε στρώμα συμπληρώνεται σε (P/P ) η οποία προσδιορίζεται από την τιμή Φ Θ /(k T) Kr (9Κ) σε άνθρακα (graphitized στους 27 C ) Kr (73.Κ) σε κρυστάλλους CdBr 2 Ar - άνθρακας Ar Kr Φ Θ,Ar< Φ Θ,Kr

Σχετικά έγγραφα

4.1 προσροφητικά φαινόμενα Ε 0 =Ε a

4.1 προσροφητικά φαινόμενα Ε 0 =Ε a 4 προσρόφηση 4. προσροφητικά φαινόμενα Ε =Ε Φ(r r 6 r 8 r 3 B r E Φ(r r 6 B r ΔΗ ds : ΔΗ προσρόφησης (-ΔΗ ds = E d -E = (ΔΗ χημ. προσ. +Ε Α - (ΔΗ φυσ. προσ. +Ε Α = ΔΗ χημ. προσ. ΔΗ φυσ.προσ. 4. προσροφητικά