白金會員
已認證
1、定義
吸附滯后現(xiàn)象是指氣體在多孔性固體上的吸附等溫線吸附分支與脫附分支分離的現(xiàn)象。吸附分支與脫附分支形成的閉合曲線稱為吸附滯后環(huán)(或圈)。脫附線總是在吸附線的左上方，即在相同的相對壓力時脫附分支的吸附量大于吸附分支的吸附量。吸附滯后現(xiàn)象可用毛細凝結理論解釋。
2、產生的原因
因為脫附曲線是剩余吸附量對壓力的曲線，如果脫附是完全的，那么吸脫附曲線完全重合，當脫附不完全，也就是剩余的吸附量大于相同壓力時的吸附量時，脫附曲線就會滯后于吸附曲線。一般當相對壓力下降至0.4以下時，滯后現(xiàn)象消失，吸脫附曲線又重合到一起，因此形成所謂滯后環(huán)。滯后環(huán)產生的原因歸結為孔的作用，如果吸附劑被吸附到孔中去時，阻力比較小，吸附容易進行，當壓力下降時，脫附出來阻力較大，則脫附不完全，要到更低的壓力下才能脫附出來，這就產生滯后環(huán)，滯后環(huán)的形狀與孔的結構有關。常見多孔材料中細孔分類見下圖：
3、5種滯后環(huán)
滯后環(huán)的特征對應于特定的孔結構信息。H1和H2型滯后環(huán)吸附等溫線上有飽和吸附平臺，反映孔徑分布較均勻，H3和H4型滯后環(huán)等溫線沒有明顯的飽和吸附平臺，表明孔結構很不規(guī)整。。
3.1 H1型反映的是兩端開口的管徑分布均勻的圓筒狀孔，可在孔徑分布相對較窄的介孔材料，和尺寸較均勻的球形顆粒聚集體中觀察到，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 型滯后環(huán)。通常在這種情況下，其最明顯標志就是滯后環(huán)的陡峭狹窄，這是吸附分支延遲凝聚的結果。但是，H1型滯后環(huán)也會出現(xiàn)在墨水瓶孔的網(wǎng)孔結構中，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）。
3.2 H2型反映的孔結構復雜，其中孔徑分布和孔形狀可能不好確定，孔徑分布比H1型更寬。H2a是孔“頸”相對較窄的墨水瓶形介孔材料，脫附支很陡峭，主要是由于窄孔頸處的孔堵塞/滲透或者空穴效應（像蜂窩一樣的中空物體所產生的不可檢測到的一種效應叫空穴效應）引發(fā)的揮發(fā)，H2a型滯后環(huán)常見于硅凝膠、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）。H2b型相對于H2a型來說，孔頸寬度的尺寸分布要寬得多，是孔“頸”相對較寬的墨水瓶形介孔材料，常見于介孔泡沫硅（MCFs）和一些經(jīng)過水熱處理后的有序介孔硅材料（比如FDU-12等）。
3.3 H3型反映的孔包括平板狹縫結構、裂縫和楔形結構等，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。H3 型滯后環(huán)是片狀顆粒的非剛性聚集體的典型特征，如粘土，或由裂隙孔材料給出，這些孔網(wǎng)都是由大孔組成，并且它們沒有被孔凝聚物完全填充，在較高相對壓力區(qū)域沒有表現(xiàn)出吸附飽和。
3.4 H4型滯后環(huán)吸附分支是I型和II型吸附等溫線的復合，在P/P0的低端有非常明顯的吸附量，與微孔填充有關。H4型出現(xiàn)在微孔和介孔混合的吸附劑上，和含有狹窄的裂隙孔的固體中，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。
3.5 H5型滯后環(huán)較為少見，但它有與一定孔隙結構相關的明確形式，即同時具有開放和阻塞的兩種介孔結構（例如，插入六邊形模板的二氧化硅）。
通常，對于特定的吸附氣體和吸附溫度，H3，H4和H5滯后環(huán)的脫附分支在一個非常窄的P/P0 范圍內急劇下降。例如，在液氮下的氮吸附中，這個范圍是P/P0=0.4~0.5。這是H3，H4 和H5滯后環(huán)的共同特征。
