计算机模拟在物理化学BET多分子层吸附理论教学中的应用

BET多分子层吸附理论抽象但应用广泛,BET公式的推导过程涉及较多数学知识,学生很难透彻理解BET公式的物理意义。面对比表面分析仪输出的吸附脱附等温线和比表面积,学生只能生搬硬套,难以达到预期的教学效果。本文利用计算机模拟气体分子在固体表面的吸附脱附过程,通过调整吸附脱附常数,可分别得到第I、II、III类吸附等温线;结合实时可视化使学生能直观看到气体分子在固体表面的吸附脱附动力学,从而能更好地理解BET理论。计算机模拟辅助教学还能活跃课堂气氛,实现教与学互动,激发学生的求知欲和科研兴趣,提高教学质量。

搅拌棒吸附萃取-热脱附-气质联用技术分析布枯叶提取物的挥发性成分

利用搅拌棒吸附萃取-热脱附-气质联用技术,通过质谱库检索和保留指数比对,从3份布枯叶提取物样品中共解析出65个挥发性成分,共有成分36个,样品A和C为真实样品,样品B疑为稀释样品。主要成分包括地奥酚、(E)-8-巯基薄荷酮、(Z)-8-巯基薄荷酮、4-松油醇、芳樟醇、γ-松油烯、1,8-桉叶素、柠檬烯、月桂烯、α-蒎烯、(E)-β-罗勒烯、薄荷酮、胡薄荷酮、异胡薄荷酮等14个化合物,研究结论为布枯资源种植、品质控制和开发提供了参考依据。

介孔吸附剂SiO_2-TiO_2的合成及其水蒸气吸附性能

采用溶胶-凝胶法制备介孔吸附剂SiO2-TiO2,通过N2吸附-脱附等温线和透射电镜对SiO2-TiO2的结构及形貌进行表征,考察钛掺杂硅胶中钛含量对硅胶结构的影响.用动态水蒸气吸附分析仪研究SiO2-TiO2吸附剂对水蒸气的吸附和再生性能,并通过程序升温脱附测试估算了饱和吸附水的脱附活化能;最后采用Frenkel-Halsey-Hill模型分析吸附剂的粗糙程度及孔径分布范围.结果表明,随着钛/硅摩尔比的减小,材料的比表面积增大,孔径分布变窄,平均孔径减小,吸附水的脱附活化能降低,且吸附剂再生温度低,在低相对湿度即30%以下时的水蒸气吸附性能较MCM-41型二氧化硅强.

爆轰裂解法制备纳米石墨粉的吸附性能研究(英文)

在酸含量不同的原材料中，通过爆轰的方法制备纳米石墨粉，并利用BET方程以及BJH方法对所得纳米石墨粉进行比表面积和孔径分布分析。分析结果表明，所得爆轰产物中有的比表面积大致为天然鳞片石墨的5．3～9．2倍，而且随酸含量的增大逐渐增大，产物的等温线中存在吸附滞后现象。其中，增大的比表面积主要由分布在3nm至7nm之间的孔引起的，而且在爆轰后，孔径4nm左右的孔，其数量达到最大值。通过对纳米石墨粉的研究，分析了酸在爆轰过程中的积极作用，并为纳米石墨粉的进一步应用提供了结构信息。

分子束研究气体分子在表面吸脱附动力学

分子束技术与表面电子谱、气体质谱分析技术相结合 ,形成分子束 -表面散射谱 ,它是研究气体 -表面相互作用动力学的有力工具。它的主要突破在于从分子 (原子 )量度来揭示诸如表面吸附、脱附、催化、腐蚀和能量适应等气体 -表面作用过程。本文首先概述了表面吸附、脱附过程及类型 ,接着叙述了本实验室自行研制的分子束 -表面散射装置的总体设计及用来研究表面吸脱附的实验技术。

固相微萃取新技术

固相微萃取是基于萃取涂层与样品之间的吸附 /溶解 解吸平衡而建立起来的集进样、萃取、浓缩功能于一体的技术。综述了固相微萃取技术的最新发展动态 ,介绍了管内 (in tube)固相微萃取、新型萃取头以及固相微萃取与其他分析技术的联用情况。

多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的制备与孔结构

以甲苯和正庚烷为混合致孔剂,悬浮法制备多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(St-DVB)。在77K低温下,采用氮气吸附法测定了多孔St-DVB共聚物的氮气吸附-脱附等温线。通过改变交联度和致孔剂组分(甲苯与正庚烷配比),研究了它们对共聚物微观孔结构的影响。结果表明,共聚物的孔体积和平均孔径随甲苯与正庚烷配比的增大而减小,比表面积和微孔体积在甲苯与正庚烷配比为1∶1时最大。交联度对共聚物孔结构的影响显著,比表面积和孔体积随交联度的增大而明显增加,平均孔径随交联度的增大而减小。

限域于SBA-15孔道内的活性相聚集形态

针对Pd/SBA-15和MoO3/SBA-15两类催化剂样品,使用N2物理吸附手段对比研究了限域于介孔SBA-15分子筛孔道内活性相Pd与MoO3的聚集形态.结果表明,金属Pd以颗粒状形态分布在SBA-15分子筛孔道内,氧化物MoO3则以层状形态存在.并用高分辨透射电镜验证了此分析结果.

氮气吸附等温线分析PFSA/SiO2复合催化剂孔结构

采用溶胶-凝胶法制备了全氟磺酸/二氧化硅(PFSA/SiO2)复合催化剂.调整PFSA与TEOS的配比,可制得不同PFSA负载量的复合催化剂.将PFSA含量分别为5%,13%,20%和40%的催化剂记为PFSA-5,PFSA-13,PFSA-20和PFSA-40.四种催化剂的等温线均属于Ⅳ型等温线,PFSA-5,PFSA-13和PFSA-20催化剂属H1型滞后环,而PFSA-40催化剂属H2型滞后环.采用BET法确定比表面积,BJH法计算孔径分布.结果显示,在PFSA/SiO2催化剂内形成了较为发达的圆柱状中孔,且分布较为均一.随着催化剂内PFSA负载量的增大,表面积和孔容逐渐减小.PFSA-40催化剂的表面积和孔容急剧降低,主要是由于过多的PFSA负载量使SiO2孔网络的连续性受到破坏,或部分孔道被堵塞所造成的.总的来说,高度分散和多孔的结构使催化剂的比表面积增大,提高了活性中心的可接近程度,同时也降低催化剂的成本.中孔材料的吸附脱附等温线中存在吸附滞后,滞后环的形状反映了孔结构类型.PFSA-5,PFSA-13和PFSA-20催化剂的吸附滞后环属于H1型,一般由大小均一且形状规则的孔造成.而PFSA-40催化剂的滞后环变成了H2型,催化剂内形成具有瓶颈状的圆柱状孔,且分布不均一.采用对比曲线法(t曲线)可修正由BJH方法得到的PFSA/SiO2催化剂的孔径分布.PFSA-5,PFSA-13和PFSA-20催化剂的t曲线有三个阶段构成,分别命名为Stage A,StageB,Stage C.Stage A,孔壁内N2多层吸附;StageC,N2外表面吸附;StageB中,PFSA-5,PFSA-13和PFSA-20催化剂的t曲线非常陡,表明孔内毛细管凝聚的发生,同时也预示中孔结构形成.PFSA-40催化剂的t曲线StageB的水平偏离表明其内有微孔存在,即PFSA-40催化剂内部并不是分布均一的中孔,这与氮气吸附滞后的分析结果相一致.另外,t曲线的微分形状与多孔材料的孔径分布非常相似,能定性反映PFSA/SiO2催化剂的孔径分布.PFSA-5,PFSA-13和PFSA-20催化剂的微分曲线在t=0.6～1.0nm存在较为尖锐的峰,意味着均一孔结构的形成.PFSA-40催化剂的微分曲线上所形成的峰并不明显,表明PFSA-40催化剂具有较宽的孔径分布,与吸附滞后的分析结果一致.因此,使用t曲线及其微分曲线来分析PFSA/SiO2催化剂的孔径分布是对BJH法很好的补充.

纤维吸湿特性与加热卷烟专用再造烟叶涂布性能适配性研究

为考查纤维吸湿特性差异及其对加热卷烟专用再造烟叶涂布液吸收能力的影响,研究了5种植物纤维(亚麻纤维、草纤维、竹纤维、阔叶纤维、针叶纤维)、1种再生纤维(天丝纤维)结构及组成对其片基吸湿特性的影响,制备含有上述6种外加纤维的再造烟叶片基,并研究纤维吸湿特性与再造烟叶涂布性能的适配性。结果表明:1)6种纤维片基的吸湿特性有较大差异,其中天丝纤维吸湿特性最强,竹纤维次之,亚麻纤维最差;水分迁移过程中纤维片基的最大吸附速率和最大脱附速率均随着相对湿度的增加而显著增大。2)采用平行指数动力学PEK模型将纤维片基水分动态吸附-脱附拟合为快速和慢速两个过程,快速过程主导纤维片基中水分迁移行为,且随着相对湿度的增加,快速过程平衡吸水率变大,特征时间减小;慢速过程特征参数随相对湿度变化无明显规律。3)纤维微观结构形态、环境条件等因素与纤维吸湿特性密切相关,各纤维平衡吸水率与环境相对湿度呈正相关,与表观结晶度呈负相关,而温度对其影响较弱。4)外加纤维添加比例一定时,选择高吸湿特性纤维的再造烟叶片基对水和涂布液均具有较好的吸收性能。

机动车三元催化剂结构性能的研究

当前治理汽车尾气污染的最好方法是采用含有贵金属的三元催化剂同时对NOx、HC、CO进行处理。催化转化器的结构性能直接影响催化效率的高低,准确测定及鉴定催化剂中主要部件的结构性能指标就具有重要意义。该文利用X-射线衍射光谱仪(XRD)、扫描电子显微镜能谱分析技术(SEM-EDS)以及等温液氮吸附-脱附技术对6种使用过的和未使用过的机动车尾气三元催化剂的结构性能进行分析研究。结果表明:可以通过X-射线衍射光谱仪区分各催化剂载体的材质,文中样品经鉴定都为堇青石陶瓷蜂窝载体,不同催化剂的比表面积和孔容存在差异;通过扫描电子显微镜可以观察到催化剂载体表面涂层的微观结构,及一些催化剂载体表面涂层出现的裂纹;通过能谱分析各载体主要元素的大致含量。

高温固相法制备片状氧化铝及表征

利用高温固相法以不同粒度的氢氧化铝为原料制备片状α-氧化铝.通过激光粒度分析仪、扫描电子显微镜及X射线衍射仪对产品进行了表征,得出了最佳制备工艺条件.结果表明,在最佳制备条件下制备的片状α-氧化铝粒度在20 μm左右,径厚比为（5～8）∶1,大多为六角形片状.并首次提出了利用吸附-脱附等温线的重叠程度来表征片状氧化铝,可在片状氧化铝制备中应用.

安徽明光凹凸棒土盐酸改性前后的矿物学特征及其孔结构

为改善凹凸棒土的表面性能,提高其实用价值,采用6 mol/L的盐酸溶液对安徽明光凹凸棒土进行浸渍和离子交换处理。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X荧光光谱(XRF)、BET-比表面积分析(BET-SSA)及全孔分布等研究手段来观察凹凸棒土的改性效果,结果表明:盐酸改性处理可使凹凸棒土内部细长而致密有序的晶束被打断、破碎和分散,微晶表面粗糙度增大;杂质如钙、镁、锰被大量去除,这可能与这些杂质在凹土矿物中的存在形态有关;凹凸棒土的比表面积和总孔容积分别增至原来的2倍多和近2倍,中孔容积从0.092 cm3/g增加到0.148 cm3/g,而平均孔径从19.29 nm减小到16.46 nm。由此认为,经过6 mol/L的盐酸处理,改性凹凸棒土的性能得到了改善。

改性坡缕石粘土的全孔分布研究

为改善坡缕石粘土的表面性能和提高其实用价值,采用酸浸、酸浸+加热、酸浸+加热+甲醛浸渍3种方法处理天然坡缕石粘土,并通过扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X荧光光谱(XRF)、BET-比表面积分析(BET-SSA)及全孔分布等分析手段来评估坡缕石粘土的处理效果.结果表明:与未经处理的原土相比,经过3种方法处理,坡缕石粘土内部细长而致密有序的晶束被打断、破碎和分散,微晶表面粗糙度增大;杂质特别是碳酸盐的去除效果显著,比表面积是原土的2倍多,总孔容积几乎增加1倍,中孔容积从0.092 cm3/g增加到0.15 cm3/g左右,平均孔径减小2～3 nm;处理后坡缕石粘土的假孔分布峰值在17 nm,比原土假孔分布峰值22 nm减小约5 nm,而且4个样品中的孔几乎都在介孔2～50 nm范围内,大孔和微孔很少.但3种处理方法对于坡缕石粘土的处理结果没有太大的差异.

TiO_2气凝胶光催化剂的制备和表征

通过加入甲酰胺,用溶胶-凝胶法制备了强度较好的块状TiO2气凝胶,并考察了样品在200℃下真空热处理10h的相变情况,样品的表观密度为0.474g/cm3,凝胶时间为15~23min,比表面积为152m2/g,微孔的体积为0.0388cm3/g,微孔的面积为66.1746m2/g,样品的最可几半径是5.7140nm,平均孔径为7.1843nm,样品的绝大多数孔属于介孔,孔体积为0.341cm3/g。分析了甲酰胺对TiO2气凝胶品质的影响情况,甲酰胺使TiO2气凝胶的密度有所降低,强度和比表面积都得到提高,凝胶时间变长。

制备方法对B_2O_3/ZrO_2催化剂织构及其催化性能的影响

通过N2 吸附 脱附技术研究了载体预焙烧温度、催化剂活化焙烧温度和B2 O3 含量对B2 O3 /ZrO2 催化剂织构的影响 ,考察了不同制备方法的催化剂在环己酮肟气相Beckmann重排反应中的催化性能。结果表明 ,随着载体预焙烧温度升高 ,催化剂滞后回线逐渐由E型向A型转变 ,比表面积急剧下降 ,且小于相应的预焙烧温度下载体的比表面积 ;采用未晶化的Zr(OH) 4 直接作催化剂载体比采用已晶化的ZrO2 作载体制备的B2 O3 /ZrO2催化剂的比表面积将高出 1～ 4倍 ;若在负载B2 O3 之前 ,载体预先在大于 35 0℃温度下焙烧 ,载体的织构基本形成 ,催化剂活化焙烧温度对其织构影响将较小 ;B2 O3 含量对催化剂的比表面积也有一定影响。载体的预焙烧温度、催化剂活化焙烧温度和B2 O3

多孔氧化铝及其前躯体的制备与表征

γ-Al2O3主要来源于其前驱体勃姆石(AlOOH),由于具有高的比表面积,常作为催化剂载体和吸附剂。该文以Al(NO)3·9H2O和NaOH为原料,采用溶胶凝胶法制备出了高比表面积的AlOOH,经过热处理得到丛状的多孔性γ-Al2O3。并利用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)和N2吸附-脱附技术对所得的产物进行表征。

五灵脂低温超微粉碎特性考察

目的:研究五灵脂的粉体学性质,探讨其粉体学性质与体外溶出行为的相关性。方法:采用振动式低温超微粉碎机对五灵脂进行粉碎,每3 min取样,检测样品粒径、比表面积、孔隙率;以总黄酮含量为指标,考察五灵脂粉体的体外溶出速率,并分析其粉体学性质与体外溶出行为的相关性。结果:随着粉碎时间的增加,粒径逐渐减小,比表面积及体外溶出速率逐渐增加;粉末粒径与体外溶出速率具有良好相关性。五灵脂粉碎时间选择21 min,粒径以d0.9约100μm为宜。结论:五灵脂低温超微粉碎后粒子形态及结构均匀,溶出速率快,有助于后续制剂工艺及质量控制的评价。

A_aD_d型氢键流体的统计理论(V):球形微腔中的相平衡

利用密度泛函理论并结合改进的基本度量理论研究了球形微腔中AaDd型氢键流体的相态结构.首先,根据氢键流体在球腔中的吸附-脱附等温线以及相应的巨势等温线获得不同条件下氢键流体的相图.在此基础上,重点讨论了氢键作用、球腔尺寸以及腔壁与流体之间的相互作用等因素对氢键流体相平衡特征的影响.结果表明,流体层化转变和毛细凝聚的临界温度、临界密度和临界相区域等相态特征与这些因素密切相关.研究结果可为进一步揭示几何约束下氢键流体的相平衡及聚集态结构提供可能的理论线索.