Структурная характеристика цеолитов методом адсорбции аргона
IUPAC рекомендует проводить характеристику цеолитов с использованием газа аргона при 87 К. В статье описаны преимущества аргона перед азотом. Приведены примеры изотерм на базе Ar для различных цеолитов. В заключении обсуждается характеристика мезопористых цеолитов (иерархических материалов) с использованием Ar-адсорбции
Введение
Эксперименты по физической адсорбции, изучающие структурные аспекты микропористых материалов, требуют измерений при существенно более низких относительных давлениях, чем измерения мезопористых материалов. Характеристика цеолитов азотом при 77 К затруднена, поскольку заполнение пор 0,5-1 нм происходит при относительных давлениях от 10-7 до 10-5 , где скорость диффузии и уравновешивания адсорбции является чрезвычайно медленной. Кроме того, квадруполь N2 может взаимодействовать с различными поверхностными функциональными группами и открытыми ионами в цеолите. Эти факторы влияют на ориентацию адсорбированной молекулы N2 на поверхности адсорбента, что влияет на последующие расчеты. Это также сильно влияет на давление заполнения микропор, часто сдвигая его к еще более низким относительным давлениям. Из-за специфического взаимодействия в поверхностных функциональных группах давление заполнения пор не имеет четкой корреляции с размером пор и структурой. Следовательно, выгодно анализировать цеолиты, состоящие из таких узких оксидных микропор, используя газообразный аргон в качестве адсорбционного средства при 87 К. Аргон заполняет микропоры размером 0,5-1 нм при значительно более высокой относительном давлении 10-5 -10-3 по сравнению с N2, что приводит к ускоренной диффузии и равновесию. Это приводит к гораздо более короткому времени анализа и более высокой точности. В отличие от N2, Ar специфически не взаимодействует с оксидными центрами или разница в диапазонах давления заполнения пор для адсорбции Ar (87 K) и N2 (77 K) на цеолите типа Faujasite. Помимо того, что метод адсорбции аргона является более точным и быстрым, чем адсорбция N2 (эксперименты с Ar могут занимать всего половину времени экспериментов с N2), Ar также способен проявлять небольшие различия в давлении заполнения пор в цеолитах с различными размерами пор и геометрией (рис. 2). На рис.2 показаны цеолиты с разным размером пор, некоторые из которых отличаются только на 0,1 нм. В рекомендациях IUPAC четко изложены преимущества Ar (87 К) адсорбции для характеристики цеолитов ... Читать полный текст статьи!