Isteresi nell'isoterma di adsorbimento e desorbimento Come valutare la distribuzione granulometrica dei pori

Si è sempre discusso se valutare la distribuzione delle dimensioni dei pori utilizzando l'isoterma di adsorbimento o l'isoterma di desorbimento.

Si ritiene che l'isteresi tra l'isoterma di adsorbimento e l'isoterma di desorbimento sia causata dal meccanismo di desorbimento graduale (teoria della percolazione) dovuto alla combinazione dei pori di diverse dimensioni. La teoria della percolazione suggerisce che la distribuzione dimensionale dei pori ottenuta dall'isoterma di desorbimento sia problematica da utilizzare. Solitamente la distribuzione dimensionale dei pori ottenuta dall'isoterma di adsorbimento abbia meno problemi e sia più vicina al valore reale.

Isteresi di ad-desorbimento

Inoltre, esiste il fenomeno per cui l'isoterma di desorbimento sia chiusa sul lato dell'isoterma di adsorbimento alla stessa pressione di equilibrio anche se la dimensione dei pori viene modificata (senza il caso speciale di isteresi a bassa pressione). Questo fenomeno mostra che il motivo della chiusura dell'isoterma di desorbimento non è correlato alla dimensione dei pori ed è dovuto alla proprietà fisica di adsorbimento alla temperatura di adsorbimento. Questo comportamento è causato dalle cavitazioni della fase di adsorbimento nei pori. L'analisi della distribuzione delle dimensioni dei pori ottenuta dall'isoterma di desorbimento ha sempre il picco di 3,4 nm dei pori a causa della pressione delle cavitazioni. Questo poro deve essere ignorato quando si utilizza il desorbimento dell'isoterma di N2 a 77 K in quanto non è correlato alla condensazione dei pori sul materiale.

Desorbimento di azoto con cavitazioni a 77.4 K

Distribuzione delle dimensioni dei pori della silice mesoporosa Le figure seguenti rappresentano il grafico di distribuzione granulometrica dei pori e l'immagine TEM del materiale di silice porosa.

Il picco della dimensione dei pori (29 nm) mostrato con il cerchio rosso viene calcolato dall'isoterma di adsorbimento e il picco della dimensione dei pori (18 nm) mostrato con il cerchio blu viene calcolato dall'isoterma del desorbimento. Tali punti si distinguono per circa 10 nm. Confrontando i due punti con l'osservazione del materiale tagliato da TEM, si nota un buon accordo con la dimensione dei pori ottenuta dall'isoterma di adsorbimento. Inoltre, questo materiale presenta pori non omogenei combinati con complessità. Attualmente, la tecnica di adsorbimento del gas è utile per determinare la dimensione dei pori, ma è difficile determinare la forma dei pori.

Pertanto, è necessario selezionare la teoria corretta e determinare la forma dei pori dalla letteratura o dalle osservazioni TEM / SEM.