[發明專利]一種測定氣固表面吸附等溫線的方法

有效

• 申請號: 201410442630.4
• 申請日: 2014-09-02
• 公開（公告）號: CN104267133A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 雷強華
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: G01N30/72
• 分類號: G01N30/72;G01N30/06
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 董芙蓉

技術領域

本發明屬于材料分析技術領域，具體涉及一種氣體在固體材料表面吸附的等溫線測定方法，用于氣體在某些材料表面吸附。?

背景技術

實驗研究中，往往需要測定一定溫度、壓力條件下的氣體在固體樣品表面上或體相中的吸附等溫線。常用的方法是氣體靜態容量法(P-V-T法)，測試方法如下：在盛放樣品的容器中放置準確稱量的經預處理的吸附劑樣品，先經抽真空脫氣，再使整個系統達到所需的真空度，然后將盛放樣品的容器中控制在一定的溫度，并通過一個確定體積的容器(標準罐)向盛放樣品的容器充入已知量氣體，吸附劑吸附氣體會引起壓力下降，待達到吸附平衡后測定氣體的平衡壓力，并根據吸附前后體系壓力變化可計算吸附量。逐次向系統增加標準罐壓力，重復上述操作，計算得到不同的平衡壓力下的吸附量值。樣品對氣體的相對吸附量較大時，采用靜態容量法測定吸附量無疑是一個快捷、準確的方法。當某些氣體在材料表面吸附能力較弱時，常采用減少實驗容器體積和增加樣品量的方法減少實驗誤差。涉及到某些劇毒、強放射性、貴重或稀缺等材料時，考慮到成本和安全因素，增加實驗樣品量的方法往往不易或不能實現，實驗容器的體積也不能無限減少。在此情況下，溫度、壓力、體積測定的誤差導致最終的計算得到實驗誤差可高達100％以上。為減少實驗誤差，本發明提出了一種新的測定方法。?

發明內容

1測試原理?

該方法的基本原理是在待測的氣體中預先混入對固體樣品惰性(不吸附)的氣體，通過P-V-T測定初始混合氣體的物質的量n，通過高分辨率質譜儀分析吸附前后氣相成分，最后通過物料衡算獲得吸附量。單次吸附后，再次熱除氣以進行下一次吸附量。將不同吸附量對應的壓力作圖，最終獲得吸附等溫線。?

等溫線測定的實驗裝置原理如附圖1所示。?

在壓力不太高的條件下，采用理想氣體狀態方程計算吸附前的混合氣體的物質的量，吸附量(mol)的計算公式如下：?

q=P1·V1R·T(x1-x2)---(1)]]>

式中，P₁為標準罐內吸附前的壓力(Pa)，V₁為標準罐的體積(m³)，R為阿伏伽德羅常數(JK^-1mol^-1)，T為測試溫度(K)，x₁和x₂分別為吸附前和平衡后氣相中待測氣體的摩爾百分含量。?

2發明特點?

1)本發明的最大優點在于減少了等溫線測試的誤差，能實現氣體較小吸附量的條件下的等溫線測試。相比而言，結合了結合質譜分析的靜態容量法的誤差顯著降低，特別是當樣品相對吸附量較小時，誤差能降低一個數量級；而當樣品相對吸附量增加時，結合質譜分析的靜態容量法的得到的實驗結果也明顯比靜態容量法準確。靜態容量法誤差與結合質譜分析的方法的誤差對比列于下表。從表中數據可見，結合質譜分析的靜態容量法具有明顯的優勢。?

靜態容量法誤差與結合質譜分析的方法的誤差對比?

2)需配制混合氣體?

為配合質譜分析，選擇一種對待測固體和氣體均為惰性的氣體，將該氣體與待測氣體混合成一定比例的混合氣體。為提高氣體成分分析的精度，惰性氣體的選擇主要有兩個原則：一是與待測氣體的分子量相差越大越好，另一個是配比盡量接近1∶1。?

3)需質譜分析?

混合氣體在吸附前后均需要采用高分辨率質譜儀進行成分分析。適用于本發明的質譜儀給出的成分百分含量的精度需達到0.0001。?

4)單次測量?