3-1多孔材料的結(jié)構(gòu)表征

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1、第三章多孔材料的結(jié)構(gòu)表征表征方法衍射光譜(IR,Raman…)波譜(ESR,NMR…)顯微技術(shù)(TEM,SEM,AFM,STM…)吸附與脫附等技術(shù)(Isotherms)催化反應(yīng)探針?lè)肿拥萖-射線粉末衍射技術(shù)Bragg方程圖3-1平面點(diǎn)陣的衍射方向晶系（英文名稱）點(diǎn)陣參數(shù)d值公式立方(等軸)，Cubica=b=cα=β=γ=90o=正方(四方、四角)，Tetragonala=b≠cα=β=γ=90o=+正交(斜方)，Orthogonal(Orthorhombic、Rhombic)a≠b≠cα=β=

2、γ=90o=++六方(六角)，Hexagonala=b≠cα=β=90oγ=120o=+三角(菱方、菱形)，Trigonal(Rhombohedral)a=b=cα=β=γ≠90o單斜，Monoclinica≠b≠cα=β=90o≠γ三斜，Triclinica≠b≠c，α≠β≠γ≠90oXRD技術(shù)每一種物相都有特征的XRD譜峰！XRD譜峰庫(kù)(卡片)表3-3從Ｘ射線粉末衍射譜圖能得到的材料的特征測(cè)量材料的性質(zhì)和信息峰位置(2θ角度值)多于的峰系統(tǒng)消光背底峰寬峰強(qiáng)度晶胞尺寸雜質(zhì)(或指標(biāo)化錯(cuò)誤

3、)對(duì)稱性是否有無(wú)定形存在晶體(域)尺寸、應(yīng)力/張力、堆垛層錯(cuò)晶體結(jié)構(gòu)XRD粉末技術(shù)純度分析結(jié)晶度？是否有雜相？是否發(fā)現(xiàn)未知相？測(cè)定骨架雜原子因?yàn)楣羌茈s原子的加入可以改變晶胞參數(shù)晶體粒度根據(jù)Scherrer公式計(jì)算平均粒徑B(2θ)=0.94λ/(Lcosθ)由于只有晶體大到一定尺寸(至少需要6~8個(gè)晶胞)才能觀測(cè)到衍射峰，因此，衍射方法測(cè)量晶粒尺寸有一定的限制，例如，對(duì)于八面沸石，其晶胞約為2.45nm，測(cè)量的極限尺寸為15~20nm。單晶XRD技術(shù)單晶衍射法的優(yōu)勢(shì)在于它是得到一個(gè)三維的譜

4、圖沒(méi)有不同衍射峰之間的重疊。多晶衍射法是將三維的譜圖壓縮成一維譜圖，造成了許多衍射峰的重疊。原則上，從單晶衍射法分析可以得到所有結(jié)構(gòu)信息，此法是最準(zhǔn)確最可靠的測(cè)量晶體沸石及分子篩結(jié)構(gòu)的方法。電荷耦合探測(cè)器(CCD),晶體可到10微米左右；收集數(shù)據(jù)的時(shí)間僅為6-8小時(shí)；偏離因子一般可達(dá)到0.05以下。傳統(tǒng)的X射線單晶樣品體積至少在100微米；時(shí)間大約是3-4天。電子衍射電子束的波長(zhǎng)短；電子帶電荷；電子與原子的相互作用比X射線同原子的相互作用強(qiáng)約1000~10000倍(或更高)，這使得電子衍射特別適

5、用于微晶、表面和薄膜晶體的研究。中子衍射中子衍射是使用熱中子(速度約為4000m/s，波長(zhǎng)約1.0?)。中子主要是被原子核所散射，所以中子衍射對(duì)測(cè)定中輕原子(包括氫原子)的位置特別有用。由于中子束在強(qiáng)度上比X射線弱得多，所以中子衍射需要特大單晶。應(yīng)用得當(dāng)，可以得到與單晶X射線衍射法同樣準(zhǔn)確度的精確結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。吸附研究吸附量與吸附相對(duì)壓力變化的關(guān)系研究方法重量法量壓法常用的吸附介質(zhì)氮?dú)?、氬氣、水、有機(jī)物等概念：國(guó)際上將物理吸附定義為一個(gè)或多個(gè)組分在界面上的富集（亦即正吸附或簡(jiǎn)單吸附）或損耗（亦即負(fù)吸

6、附）。被固體樣品吸取的氣體量正比于樣品質(zhì)量m，也取決于溫度T、蒸汽壓p和固體的本質(zhì)。若以n表示每克固體吸附的氣體量（mol），則有n＝f（p，T，氣體，固體）（1.1）對(duì)于固定溫度下特定氣體吸附在特定固體上，則n=f(p）T，氣體，固體（1.2）若吸附溫度在氣體的臨界溫度以下，n＝f（p/p0）T，氣體，固體（1.3）方程（1.2）（1.3）就是吸附等溫線的表達(dá)式。吸附等溫線吸附等溫線(AdsorptionIsotherms)遲滯現(xiàn)象(Hysteresis)圖3－9遲滯環(huán)分類H1:均勻大小且現(xiàn)狀

7、規(guī)則的孔；H2：瓶狀孔H3:狹縫狀孔道，非均孔；H4:狹縫狀孔道，均勻孔Langmuir單分子層吸附模型及吸附等溫式Langmuir在1916年從動(dòng)力學(xué)模型出發(fā)得出了吸附等溫式，其基本假設(shè)是：1、吸附熱與表面覆蓋度無(wú)關(guān)，即吸附分子間無(wú)相互作用；2、吸附是單分子層的吸附等溫式Langmuir等溫式代表I型等溫線，對(duì)于微孔吸附劑，吸附結(jié)果?？梢杂肔angmuir等溫式處理，但其吸附機(jī)制并不是單分子層吸附。Vm表示單層飽和吸附量BET多分子層吸附模型及吸附等溫式以P/[V(P0-P)]對(duì)P/P0作圖可

8、得直線，由直線的截距與斜率可求Vm，再根據(jù)吸附質(zhì)氣體的分子的參數(shù)進(jìn)行計(jì)算則可得到吸附劑的比表面積。1938年Brunauer、Emmett、Teller將Langmuir但分子層吸附理論加以發(fā)展和推廣，提出了多分子層吸附模型，并推導(dǎo)出相應(yīng)的吸附等溫式：孔徑分布計(jì)算方法隨著吸附理論的不斷發(fā)展，各種計(jì)算孔徑分布的方法被陸續(xù)提了出來(lái)，而在物理吸附研究中應(yīng)用最多的主要有H-K方法確定微孔的孔分布和BJH法確定介孔的孔分布。H-K方法：1983年G.Horvath和K.Kawazoe發(fā)展了Everett和