在273.15K(0℃)下用CO₂吸附法 分析多孔碳材料的微孔尺寸

应用领域:高分子材料,电池/锂电池

资料类型:用户通讯

方案摘要

孔径分布(PSD)是表征多孔材料的一个关键因素。PSD分析可用于开发特殊应用的新型多孔材料以及现有产品的测试。传统习惯上,多孔固体材料的PSD是通过分析在~77K下测得的氮吸附等温线来评估的。然而众所周知,在这样的低温环境下,氮分子在碳微孔中的扩散非常缓慢。不仅如此,在77K低温下的扩散限制还会影响超微孔(孔径小于0.7nm)中的吸附。对于多孔碳材料而言,通常含有包括超微孔在内的各种孔径,这会导致测量耗时,并可能导致所测吸附等温线不平衡,从而导致分析结果的错误。长期以来,人们认识到通过在0°C下采用CO2吸附分析可以消除此类问题。在0°C下,CO2的饱和压力非常高(P0~26141 torr),因此,微孔分析所需的极低相对压力(P/P0 = 10-7~10-2)测量在中等的绝对压力范围内(1–760torr)即可实现。尽管CO2和N2两种气体的分子临界尺寸相似,但在较高的温度和较高的绝对压力下, CO2分子比在~77K下的N2更容易进入超微孔。因此,这种测量可以在没有高真空设备和低压传感器(1torr或10torr压力传感器)的情况下进行。在这种条件下测得的CO2吸附等温线可以用密度泛函理论(DFT)或蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulations)等现代分子模型进行分析,以提供有关碳微孔结构的详细信息。

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