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物理吸附基本知识的普及性读物
物理吸附 100问
100 Questions on Physisorption ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 杨正红 编著? ? ? ? ? ? 物理吸附 100 问 ? ? 2? 序? 静态气体吸附分析是一个分析过程，而不是一个测量过程。首先要根据样品性质选择正确的预 处理和分析条件，以获得准确的实验数据。其次，针对孔结构的计算必须考虑材料的固有性质，如 表面极性、孔型（圆柱孔、狭缝孔、球状孔等）甚至孔与孔之间的连接方式等。正确地计算材料的 孔分布不仅要求实验的准确性，更要求对样品性质有清晰地认识，方可选择正确的计算方法和模型， 进尔获得有意义的结果。 目前，气体吸附分析技术作为多孔材料比表面和孔径分布分析的不可或缺的手段，得到了广泛 应用。物理吸附分析不仅应用于传统的催化领域，而且渗透到新能源材料、环境工程等诸多领域。 但是，仪器的自动化也带来了对仪器原理和分析过程不求甚解的问题，加上在市场上某些不负责任 的误导，使得对数据的采信存在着误区，部分发表出的文章存在明显错误。在很多应用中，对如何 设计实验，对所得到的数据如何判断，存在着很大的盲目性。大量的应用甚至概念性的基础问题， 亟待澄清。 2007年，作者曾受中国化学会催化分会的邀请，从事《多孔物质气体吸附理论及应用概论》的 讲座培训和基础知识普及，并负责《现代催化研究技术》丛书的有关章节的写作。但由于工作繁忙， 这项工作被搁置起来。而这些年来，新的材料不断涌现，各种有序介孔分子筛、微孔分子筛、金属- 有机框架等不断地被合成出来，新材料的孔分析技术也随之得到了飞跃式发展。2015年8月，国际化 学领域最权威的国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）公布了最新的比表面积和孔径的气体吸附分析 规范，这是自该机构于1985年颁布的规范之后，气体吸附分析领域30年来的头等大事之一，是随后 制定新的比表面积、孔径分析的ISO、ASTM标准的最重要科学基础。 由于目前国内对物理吸附知识介绍的书籍还比较匮乏，并且多集中在理论推导，应中国颗粒学 会之约，作者以多年的教学和研究心得，结合IUPAC2015年公布的最新规范，编纂这本《物理吸附100 问》成书。本书分为基础篇，实验篇和应用篇，旨在以实用为目的，力求避免冗余和数学公式，按 实验的思维顺序进行编写，力争成为物理吸附基本知识的普及性读物，使它既能为普通研究生提供 入门级知识，作为一般操作人员的应用和指导手册，亦能为中高级研究人员进行正确的比表面和孔 结构分析提供指南。 能帮助科学工作者在应用物理吸附分析技术时，能够“测得准”和“算得准”，这是作者最大 的心愿。囿于作者的知识水平和精力，本书内容难免挂一漏万。欢迎读者对其中的错误批评指正。 杨正红 2015年10月15日 于北京 ? 物理吸附 100 问 ? ? 3? ? 一、基础篇?  1.? 什么是表面和表面积？?     表面是固体与周围环境,特别是液体和气体相互影响的部分;表面的大小即表面积。  表面积可以通过颗粒分割（减小粒度）和生成孔隙而增加，也可以通过烧结、熔融和生长而减 小。  2.? 什么是比表面积？为什么表面积如此重要??  比表面积英文为 specific surfacearea，指的是单位质量物质所具有的总面积。分外表面积、 内表面积两类。国际标准单位为㎡/g。  表面积是固体与周围环境，特别是液体和气体相互作用的手段和途径。一般有下列三种作用： 1) 固体-固体之间的作用：表现为自动粘结，流动性(流沙)，压塑性等。 2) 固体-液体之间的作用：表现为浸润，非浸润，吸附能力等。 3) 固体-气体之间的作用：表现为吸附，催化能力等。  3.? 什么是孔？?     根据 ISO15901 中的定义，不同的孔（微孔、介孔和大孔）可视作固体内的孔、通道或空腔， 或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体颗粒间的空间（如裂缝或空隙）。? ? 4.? 什么是开孔和闭孔？?  多孔固体中与外界连通的空腔和孔道称为开孔 （openpore），包括交联孔、通孔和盲孔。这些孔 道的表面积可以通过气体吸附法进行分析。  除了可测定孔外，固体中可能还有一些孔，这 些孔与外表面不相通，且流体不能渗入，因此不在 气体吸附法或压汞法的测定范围内。不与外界连通 的孔称为闭孔(closepore)。  开孔与闭孔大多为在多孔固体材料制备过程中 形成的，有时也可在后处理过程中形成，如高温烧 结可使开孔变为闭孔。  5.? 什么是孔隙度？?  孔隙度是指深度大于宽度的表面特征，一般