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Y型分子篩不同表面性質下的N2和Ar分子吸附行為

2022-06-28

具有四極矩的N₂分子與Al離子(如分子篩)有很強的相互作用力并吸附(特定吸附)。下面我們來看看從N₂@77.4 K和Ar@87.4 K吸附等溫線和各自的α_s曲線上[相對壓力：_p/p0（橫坐標），相對壓力_p/p0=0.4 (V/V_0.4)時的吸附量V_0.4：α_s（縱軸）]能計算出什么。通常，Y型（FAU）沸石被認為由于脫鋁而增大了SiO₂/Al₂O₃比值，在保持沸石衍生微孔結構的同時產生了中-大孔。這可以從圖（1）的圖像中得到定性地驗證，經過USY處理和脫鋁處理的Y型沸石320HOA (SiO₂/Al₂O₃ = 5.5) (Tosoh公司)的SiO₂/Al₂O 高硅分子篩390HUA(SiO₂/Al₂O₃= 400)切片圖像(圖1 (2))。圖2是用BELSORP MAX測試的超低相對壓力(_p/p0=1E-8)下的N₂@77.4K和Ar@87.3K等溫線（前處理：300°C, 8h）。這些等溫線可歸類為type I+IV型，390HUA (SiO₂/Al₂O₃ =400)上的遲滯環表明有中-大孔 形成(圖2)。

為了理解吸附質(N₂@77.4K和Ar@87.3K)在每種材料微孔上的吸附行為，作了α_s曲線如圖3和圖4所示。圖3中，由于N₂四極矩的參與，320HOA (SiO₂/Al₂O₃ = 5.5)強烈吸附在沸石孔表面。因此，與相對壓力較低時相比，吸附量(α_S值)逐漸增加，微孔被填滿。在390HUA (SiO₂/Al₂O₃ = 400)上，吸附量(α_S值)迅速增加，在壓力接近_p/p0=1E-4時，微孔被填滿。另一方面，在Ar(87.4K)吸附中(圖4)，由于Ar是非極性的，無論表面性質如何，320HOA和390HUA的吸附量(α S值)可以大概確定是在_p/p0=1E-3處的開始增大的。基于上述所說，N₂@77.4 K的吸附等溫線可用于評估沸石的表面性質，Ar@87.3K的吸附等溫線可用于評估沸石的孔結構，不管材料的表面性質如何。