α圖法(SPE法:扣除孔的影響)可以計算不同材料的各自比表面積和微孔孔容。α s圖是將吸附等溫線上(相對壓力p/p0(橫坐標)和吸附量V(縱坐標))轉化α s,并為以α s為橫坐標,吸附量V為縱坐標軸作圖,其基于α s標準曲線[相對壓力p/ p0(橫坐標),每個相對壓力點的吸附量V,p/p0=0.4對應的V0.4,轉化為無量綱值(V/V0.4)即 αs(縱坐標))]。從α圖上分析的結果(表面積和孔容)與t圖法相同。由于α s是無量綱的,沒有下限值的條件限制,可以得出極低壓力下的詳細信息(微孔情況),而t-圖法需要考慮吸附層的厚度t(nm)。
圖1是用BELSORP MAX測試堿性活性炭(AX21)在超低相對壓力(P/ P0=1E-9)下開始的吸附等溫線(N2@77.4 K)。這個等溫線為I-b型,預示著存在微孔。圖2是AX21,活性炭(CB:#51)和石墨化碳黑(GCB:LGC2102)的α s曲線疊加圖,來比較其表面性質的差異。由于AX21與CB二者的α s曲線相似,可認為AX21的表面性質與CB接近。
圖1 活性碳AX21的吸附等溫線(N2@77.4K) 圖2 活性炭AX21,CB,GCB的 αs曲線比較
圖 3 左側的圖是使用 CB(紅色)和 GCB(藍色)作為標準 α s 曲線的AX21 的 α s-圖。每個 α-圖 有兩個峰(微孔填充),從原點看到的個峰,存在極微孔(孔徑<0.7 nm)時,出現填充彎折(F swing),存在超微孔(0.7 nm <孔徑<2 nm)時第二個峰出現凝聚彎折(C swing)。直線①和③是連接原點和兩峰之間峰谷的最低點的兩條線。將直線①和③的斜率(圖 3 左)代入到方程 1,得到總表面積(微孔和外表面積之和:ASPE),將切線②(圖3右)的斜率代入到方程 1,得到外表面積和總孔容積。以上結果以及BET-圖法的計算結果如表 1 所示。BET比表面積(2648 m2 g-1)不是用GCB作為參考αs曲線得到的比表面積(1860 m2 g-1),而是用CB 作為參考 αs 曲線計算的接近于 CB的比表面積(2645 m2 g-1)。因此,可以認為AX21的表面性質與CB相近。通過這種方式,α圖能夠計算表面積和微孔容積,能通過參考αs曲線的軌跡評估材料的表面性質。
圖3 活性炭AX21的α s 曲線(參考α s曲線:CB,GCB(左圖),參考α s曲線:CB(右圖))
表1 活性炭AX21的比表面積,孔結構計算
該樣品AX21的微孔的計算在第16篇(HK法研究活性炭AX21的微孔結構)中給出。
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