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NLDFT/GCMC方法

2018.7.25

理论和实验工作表明,受限流体的热力学性质与自由流体有相当大的差异,如临界点,冰点和三相点的位移等【5】,这即是BJH,HK,SF和DR等宏观热力学方法的误差来源。

相对于这些宏观研究方法,非定域密度函数理论(NLDFT)和分子模拟方法(GCMC,去正则蒙特卡洛模拟方法)是分子动力学方法,可以正确描述接近于固体孔壁的流体结构;模型孔的吸附等温线的测定是以流体-流体之间和流体-固体之间相互作用的分子间势能为基础的。它们不仅提供了吸附的微观模型,而且更现实地反映了孔中流体的热力学性质。

图5 显示了用Autosorb-1型仪器测试的三条87K 下氩吸附等温线,样品分别为ZSM-5,具有筒形孔结构的沸石分子筛;MCM-41介孔分子筛;以及ZSM5 和MCM-41的混合物。利用康塔仪器公司提供的具有筒形孔几何形状的分子筛材料Ar(87K)吸附曲线的核心文件,我们获得了孔径分布图。该核心文件可被用来测定从0.35 nm 至100nm 的孔径范围,即可以用单一方法进行从微孔到介孔的全范围分析。

对“混合”材料的NLDFT 孔径分布图(图5b)显示了二个截然不同孔系:微孔孔径与ZSM-5 相同,而介孔孔径同MCM-41。文献报道的由结构考虑的ZSM-5 沸石分子筛的平均孔径为0.51-0.55 nm,这与Ar吸附/NLDFT 法得到的孔径分布图非常吻合;而由XRD测得的MCM-41的孔径是3.2nm,这也与NLDFT获得的结果高度一致。


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