比表面积和孔结构分析技术课件.ppt

1、12 吸附是一种物质的原子或分子附着在另一种物吸附是一种物质的原子或分子附着在另一种物质表面的现象。质表面的现象。固体表面由于表面层的分子所的受力是不固体表面由于表面层的分子所的受力是不对称、不饱和的，因而产生剩余力场，这些不平衡对称、不饱和的，因而产生剩余力场，这些不平衡力场对周围介质（气体或液体）具有吸引作用，所力场对周围介质（气体或液体）具有吸引作用，所以固体表面能够吸附那些能够降低其表面自由焓的以固体表面能够吸附那些能够降低其表面自由焓的物质。物质。3 物理吸附：物理吸附：固体表面分子与气体分子间的固体表面分子与气体分子间的吸引力是范德华力；吸引力是范德华力；化学吸附：化学吸附：固体表

2、面分子与被吸附的气固体表面分子与被吸附的气体分子间形成化学吸附键体分子间形成化学吸附键45 恒温衡压下：恒温衡压下：DGDGadsads=DH=DHadsadsTDSTDSadsads 吸附过程气体分子运动被限制，混乱度吸附过程气体分子运动被限制，混乱度降低，故降低，故DSDSadsads00；吸附过程为自发过程，故：吸附过程为自发过程，故：DGDGads ads 00；因此因此DHDHads ads 0 平面平面 凹面。凹面。021ln()PMPRTr17毛细管内液体的蒸气压变化毛细管内液体的蒸气压变化:凹液面上蒸气压低于平面上蒸汽压。如果在指定温度下，环凹液面上蒸气压低于平面上蒸汽压。如果

3、在指定温度下，环境蒸气压为境蒸气压为P P0 0时，则蒸气压对平面液体未达饱和，但对管内时，则蒸气压对平面液体未达饱和，但对管内凹面液体已呈过饱和，此蒸汽在毛细管内会凝聚成液体。这凹面液体已呈过饱和，此蒸汽在毛细管内会凝聚成液体。这个现象称为毛细管凝聚。个现象称为毛细管凝聚。qrk021ln()coskPMPRTr 18孔径与蒸汽压的关系孔径与蒸汽压的关系22coslnNmSkpvpRTr-r=rk+t22coslnmkNSvrpRTp-r rk k 与相对压力与相对压力p pN2N2/p/ps s相应的临相应的临 界界 凯尔文半径；凯尔文半径；V Vm m 凝聚液的摩尔体积；凝聚液的摩尔体积

4、；19赫尔赛（赫尔赛（Halsey)Halsey)方程方程2135()lnNS ktppmt 对于未充满凝聚液的孔对于未充满凝聚液的孔来说，其壁上吸附层厚度来说，其壁上吸附层厚度:式中式中t tm m为单分子层厚度，对于氮，为单分子层厚度，对于氮，t tm m=0.45nm=0.45nm。20 以以KelvinKelvin方程和方程和HalseyHalsey方程。在相对压力方程。在相对压力P PN2N2/P/PS S下可测出相应的总脱附量下可测出相应的总脱附量v vr r，它由解凝和减，它由解凝和减薄吸附层所释放的量两部分组成，及相对压力薄吸附层所释放的量两部分组成，及相对压力P PN2N2/

5、P/PS S下从半径为下从半径为r r的孔中释放出来的凝聚液量与的孔中释放出来的凝聚液量与从半径大于从半径大于r r 的孔中由于吸附层减薄所脱附的量的孔中由于吸附层减薄所脱附的量的总和。通过改变的总和。通过改变P PN2N2/P/PS S ，可分别测出相应的，可分别测出相应的v vr r值，值，通过各通过各v vr r值的差值的差DvDvr r，便可算出相应的孔径范围的，便可算出相应的孔径范围的孔体积，进而算出孔分布。孔体积，进而算出孔分布。21汞压力法（汞压力法（MIPMIP，Mercury Intrusion Mercury Intrusion Porosimetry)Porosimetr

6、y)是用得最多研究孔级配的方法，是用得最多研究孔级配的方法，可测孔直径为可测孔直径为3nm3nm11mm11mm。22112cos2cosPghrrrhr g23222cosPr pr prp P 2 r cos2 r cos对于汞，对于汞，2525o oC C时时s s为为48.42Pa),48.42Pa),一一般近似取般近似取2scosq2scosq为为750(MPanm)750(MPanm)750()()MPa nmrp MPa24 在压力在压力P P下，凡是大于下，凡是大于r r的孔都已进了汞。改的孔都已进了汞。改变压力后，又可以测得一个变压力后，又可以测得一个r r。如果压力从。如果

7、压力从P P1 1改变改变到到P P2 2，分别测出孔径，分别测出孔径r r1 1、r r2 2，并设法量出单位重量，并设法量出单位重量试样在此两孔径的孔之间的孔内所压入的汞体积试样在此两孔径的孔之间的孔内所压入的汞体积DVDV，则在连续改变测孔压力时，就可以测出汞进入不同则在连续改变测孔压力时，就可以测出汞进入不同孔级孔中的汞量，从而得到试样孔径分布。孔级孔中的汞量，从而得到试样孔径分布。251.1.取样：对于水泥，必须是净浆。取样不用打击取样：对于水泥，必须是净浆。取样不用打击方法，以免产生二次裂缝；方法，以免产生二次裂缝；2.2.试样处理：对于水泥水化试样，用丙酮终止水试样处理：对于水泥

8、水化试样，用丙酮终止水化，化，105105o oC C干燥。干燥。3.3.测试试样尺寸：测试试样尺寸：5mm5mm26P r V DV P r V DV P P1 1 r r1 1 V V1 1 DV DV1 1.P Pn n r rn n V Vn n DV DVn n 271.1.阈值孔径阈值孔径 开始大量增加孔体积对应的孔径值。开始大量增加孔体积对应的孔径值。在在V Vln r ln r 曲线上斜曲线上斜率突变点的切线率突变点的切线 与横坐标与横坐标ln rln r轴交点轴交点处的孔径。处的孔径。282.2.孔分布微分曲线孔分布微分曲线 dV/d lgr dV/d lgr 对对lg rl

9、g r作图，是最常用作图，是最常用的表示孔径分布的曲的表示孔径分布的曲线。线。3.3.最可几孔径最可几孔径 在微分曲线上的在微分曲线上的峰值所对应的孔径，峰值所对应的孔径，即出现几率最大的孔即出现几率最大的孔径。径。29 4.4.平均孔径平均孔径0lglg0maxlg10errVdrrrV式中：式中：r r0 0为所测的最小孔径，与其相应的大于为所测的最小孔径，与其相应的大于r r0 0的所有孔的体积为的所有孔的体积为V Vmaxmax；r re e为体积为为体积为0 0时的最大孔时的最大孔径。径。一般最可几孔径越大，阈值孔径和平均孔径也大。一般最可几孔径越大，阈值孔径和平均孔径也大。30球形

10、孔体积：球形孔体积：V V0 0=V=V1 1V V2 2一般压入的汞在一般压入的汞在10 10 h h内可从管形孔中内可从管形孔中全部推出。全部推出。31321.1.已知已知AlAl为面心立方晶体，为面心立方晶体，a=0.4045 nma=0.4045 nm，用，用CuCu靶靶x x射线射线 (lCuKa=0.15418nm)(lCuKa=0.15418nm)照射照射AlAl，(440)(440)面面有否衍射？如换成钼靶，可出现几条衍射线？有否衍射？如换成钼靶，可出现几条衍射线？2.2.在制备普通硅酸盐水泥混凝土时，掺加含高活在制备普通硅酸盐水泥混凝土时，掺加含高活性性SiOSiO2 2的掺

11、合料（如硅灰、矿渣粉等）对硬化的掺合料（如硅灰、矿渣粉等）对硬化水泥浆体的组成、结构及水泥浆体与集料界面水泥浆体的组成、结构及水泥浆体与集料界面结构会产生什么影响？试设计一实验结构会产生什么影响？试设计一实验,以分析以分析这些影响结果。这些影响结果。33一、是非题一、是非题 2020分（要改错）分（要改错）二、选择题二、选择题 1515分分三、填空题三、填空题 3030分分四、计算题四、计算题 1010分分五、综合题五、综合题 2525分分 其中四、五题可以在课外完成。其中四、五题可以在课外完成。考试时间：第考试时间：第1010周周四上午周周四上午3 3、4 4节节34一、名词解释一、名词解释 1515分分二、是非题二、是非题 1515分（要改错）分（要改错）三、填空题三、填空题 1515分分四、选择题四、选择题 1010分分外、计算题外、计算题 4545分分其中一、五题可以在课外完成。其中一、五题可以在课外完成。35