表征材料孔徑的分布對(duì)于實(shí)驗(yàn)測(cè)量來(lái)說(shuō)具有重要的意義,BJH 是目前使用歷史最長(zhǎng)、普遍被接受的孔徑分布計(jì)算模型,它基于 Kelvin 毛細(xì)管凝聚理論發(fā)展而來(lái)。BJH 法是通過(guò)簡(jiǎn)單的幾何計(jì)算應(yīng)用 Kelvin 方程的經(jīng)典方法,它假設(shè)孔徑是圓柱孔。在這種方法使用了 60 年后,隨著 MCM-41 模板孔徑分子篩的問(wèn)世,人們突然發(fā)現(xiàn) BJH 法有著極大誤差,低估孔徑可達(dá) 20%。因此,ISO 15901《固體材料孔徑分布與孔隙率的壓汞法和氣體吸附法測(cè)定——第 2 部分:氣體吸附法分析介孔和宏孔》對(duì) BJH 的使用提出了明確的限定條件,采用 Barret、Joyner 和 Halenda 方法計(jì)算介孔孔徑分布。由吸附等溫線計(jì)算孔徑分布的代數(shù)過(guò)程存在多個(gè)變化形式,但均假定:
(1)孔隙是剛性的,并具有規(guī)則的形狀(比如,圓柱狀);
(2)不存在微孔;
(3)孔徑分布不連續(xù)超出此方法所能測(cè)定的最大孔隙,即在最高相對(duì)壓力處,所有測(cè)定的孔隙均已被充滿。
下面我們來(lái)詳細(xì)了解一下我們的 BJH 報(bào)告:
上圖是一份 BJH 吸附報(bào)告表格。
表中第一個(gè)部分代表的分別是所選擇的 BJH 測(cè)試方法(采用吸附或脫附支)及適用孔徑范圍、厚度曲線以及一些設(shè)定參數(shù)。其中 BJH 校準(zhǔn)方法、厚度曲線在軟件中提供了多種可選擇的項(xiàng)目,可根據(jù)分析需求進(jìn)行選擇(如下兩圖所示)。
表格的第一列是孔徑范圍。出具報(bào)告時(shí),可選擇根據(jù)測(cè)試需求選定孔徑范圍進(jìn)行報(bào)告,也可選擇按照采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行報(bào)告。如下圖所示:
表格的第二列是第一列孔徑范圍內(nèi)的平均孔徑。
表格的第三列是孔體積增量。
表格的第四列是累積孔體積??左w積增量相加即得累積孔體積。如上述表格中:0.004472+0.002826≈0.007297(含四舍五入)。
表格的第五列和第六列分別是孔面積增量和累積孔面積。孔面積增量相加即得累積孔面積。
BJH 報(bào)告的第二個(gè)內(nèi)容即累積孔體積圖,如下圖所示。Larger代表的是一種作圖方式,還可選擇Smaller。
在Larger這個(gè)圖中,含義是:大于等于 1.78nm 的孔的累積孔體積為 0.0525。
在Smaller這個(gè)圖中,含義是:小于等于 238nm 的孔的累積孔體積為0.0525。
BJH 報(bào)告的第三個(gè)內(nèi)容,即 BJH 吸附 dV/dD 孔體積分布圖和 dV/dlogD 孔體積分布圖(如下兩個(gè)圖所示)。兩個(gè)報(bào)告的含義是一樣的,只是前者更能體現(xiàn)出小孔區(qū)域的信息,后者能更清晰的體現(xiàn)出大孔區(qū)域的信息。
BJH 脫附的報(bào)告內(nèi)容與 BJH 吸附報(bào)告內(nèi)容*一致,只是使用的計(jì)算點(diǎn)為等溫線的脫附支而已,而 BJH 的吸附報(bào)告采用的計(jì)算點(diǎn)是等溫線的吸附支。
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