在分析过程开始前,为什么要除掉氦气?
在用氦气测量死体积时,是基于氦气不吸附的假设。但事实上,物理吸附是非特异性吸附,对
任何气体都存在吸附, 因此, 某些材料, 特别是微孔材料会吸附较多的氦气, 其影响无法忽略不计,
也就是存在氦污染。氦污染的典型现象是吸附等温线在 P/P 0 <10 -5 以下时出现“S”线形。因此,对
于这种情况,应该关心死体积测定后,是否经历了除氦过程,再进行等温线测定;或在测定吸附等
温线之后,对其进行修正。
IUPAC 在 2015 年的报告中指出:最近的研究已经证实,具有极窄微孔的纳米多孔固体可以在
液氮温度下吸附无法忽略的氦气量(氦截留) 。如果在分析之前不除去被截留的氦气,可以显著影响
在超低压范围的吸附等温线的形状。因此,建议在继续分析之前,应当至少将样品放在室温下使氦
气溢出后,将其脱气。
氦气作为单原子分子,直径只有 0.26nm,远小于氮气分子的截面积,可以进入氮气不可能进
入的极细孔道。美国康塔
仪器公司的研究表明,用氦气在液氦温度下分析活性炭纤维的 BET 比表面
比在液氮温度下用氮气表征,其 BET 比表面积值增加 1/3。
45. 什么是冷自由空间?什么是暖自由空间?冷暖自由空间的相对大小有什么意义?
在分析过程中,样品管是部分浸没在冷浴(如液氮)中的,因此总自由空间是由冷自由空间和
暖自由空间两部分组成的。其中浸没于液氮液位下的部分称为冷自由空间(冷域,cold-zone) ,在
液位以上处于室温环境部分称为暖自由空间(暖域,warm-zone) 。
自由空间是系统中吸附质分子传递、扩散的区域。液氮温度(77K)下同体积所包含的分子数
是室温 300K 的 4 倍,可以说在整个自由空间中冷自由空间对死体积的贡献远大于暖自由空间。冷
自由空间越小,或者暖自由空间中所含气体分子数越多,压力测量也就越准确。

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