가스 흡착

마이크로메리틱스는 재료 과학, 촉매 및 기타 첨단 분야의 응용 분야에 필수적인 정확한 가스 흡착 분석을 위한 맞춤형 정밀 기기를 제공합니다. 이 페이지에서는 기체 흡착의 원리, 당사가 사용하는 혁신적인 기술, 그리고 당사의 기기가 연구 및 산업 응용 분야를 향상시킬 수 있는 방법에 대한 통찰력을 제공합니다.

가스 흡착이란 무엇인가요?

기체 흡착은 기체 분자가 물질의 표면에 달라붙는 과정을 말합니다. 기체 흡착의 유형을 이해하는 것은 공학 및 과학 응용 분야에서 매우 중요합니다. 물리적 흡착(물리 흡착)과 화학적 흡착(화학 흡착)은 기체가 재료 표면과 상호 작용하는 두 가지 기본 메커니즘입니다.

물리 흡착은 주로 반데르발스 힘에 의한 가스 분자의 약한 결합을 포함하며, 이는 가역적이고 다양한 온도 범위에서 발생합니다.

이 기술은 BET 표면적과 다공성을 측정하기 위해 다양한 애플리케이션에서 활용됩니다.

화학 흡착은 기체 분자와 물질의 표면 원자 또는 분자 사이에 더 강한 화학 결합을 형성하는 것을 포함합니다.

이 과정은 일반적으로 비가역적 흡착을 초래하며 촉매 특성화, 표면 개질 및 반응 역학 이해에 중요한 역할을 합니다.

왜 물리흡착인가?

미량 기기는 시료에 흡착된 가스의 양을 측정하는 데 사용되는 압력 및 온도를 측정하기 위해 정밀하게 보정됩니다. 데이터는 일반적으로 저압(~0.00001토르)에서 포화 압력(~760토르)에 이르는 등온선 형태로 수집됩니다. 압력 범위는 원하는 정보에 따라 결정됩니다.

물리흡착 실험에서 얻은 데이터는 비표면적(BET), 다공성 및 재료의 흡착 능력을 측정하는 데 사용됩니다.

애플리케이션:

BET 표면적

재료 표면에 흡착된 기체의 양을 사용하여 표면적을 계산할 수 있습니다. 표면적은 고체 시료의 노출된 표면을 분자 단위로 측정한 값입니다.
BET(브루나우어, 에밋, 텔러) 이론은 비표면적을 결정하는 데 가장 많이 사용되는 모델입니다.

일반적으로 BET 분석은 고체 표면에 대한 친화력이 높은 질소 가스(N2)를 흡착제로 사용하여 수행됩니다. 낮은 압력에서 가스를 도입하면 분자가 표면에 흡착하기 시작하고, 가스 압력이 증가함에 따라 단층이 형성된 후 다층 흡착이 이어집니다(이 과정을 보여주는 이미지가 있습니다). 흡착된 양은 BET 방정식을 사용하여 표면적을 계산하여 결정됩니다. 표면적이 낮은 물질의 경우 일반적으로 크립톤이 대체 흡착제로 사용됩니다. 77.35K에서 N2(760mmHg)에 비해 증기압(2.5mmHg)이 낮기 때문에 Kr 분석은 동일한 상대 압력에서 흡착 단계 동안 더 큰 압력 변화를 수반하므로 정확도가 높아집니다.

물질의 BET 표면적은 표면에 흡착된 기체 분자 또는 원자의 첫 번째 단일 층의 부피인 단층 용량으로 계산됩니다.
BET 방정식은 BET 변환 플롯의 기울기와 y-절편으로부터 단층 용량을 편리하게 계산할 수 있도록 선형화되어 있으며, 유효한 BET 계산을 위해 충분히 높은 상관 계수(일반적으로 0.999)를 달성해야 합니다.

다공성

기체 흡착을 통해 재료의 다공성을 특성화하여 구조와 특성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 가스 압력이 증가하면 재료 내의 기공이 채워지기 시작합니다. 이 과정은 작은 기공에서 시작하여 모든 기공이 포화될 때까지 큰 기공으로 진행됩니다. 전반적으로 가스 흡착은 직경 ~0.35nm ~ ~400nm 범위의 기공에 적용할 수 있습니다. 등온선 곡선의 세부 사항이 일련의 압력 대 흡착된 양으로 정확하게 표현되면 여러 가지 방법(이론 또는 모델)을 적용하여 기공 크기 분포를 결정할 수 있습니다.
분류 크기 일반적인 계산 모델
미세 기공 <2 nm 밀도 함수 이론(DFT) M-P 방법 두비닌 플롯(D-R, D-A) 호바스 카와조에(H-K) T-플롯(총 마이크로포어 면적)
메소포어 2-5nm 배럿, 조이너, 할렌다(BJH) 밀도 함수 이론(DFT) 돌리모어-힐(DH)
매크로포어 > 50nm 배럿, 조이너, 할렌다(BJH) 밀도 함수 이론(DFT) 돌리모어-힐(DH)
*특별 고려 사항 >400nm 400nm를 초과하는 기공의 경우, 수은 침입 기공 분석(페이지 링크)과 같은 다른 기법이 사용됩니다. 이 기법은 일반적으로 3nm에서 최대 1100µm의 더 큰 기공에 대한 통찰력을 제공합니다.

솔루션

장비들

3Flex

  • 고급 가스 흡착 시스템
  • 최고 성능의 미세 기공 분석
  • 증기 분석
  • 정적 화학 흡착 및 동적 온도 프로그래밍 반응 사용 가능

ASAP 2020 Plus

  • 고해상도 표면적 및 다공성 분석기
  • 단일 캐비닛의 독립적인 준비 및 분석 기기
  • 연구, 개발 및 품질 관리 애플리케이션에 이상적

TriStar II Plus

  • 최고 처리량의 자동화된 BET 표면적 분석
  • 3개 샘플 병렬 측정으로 생산성 극대화
  • 독립적인 시료 포트 트랜스듀서, 전용 진공 시스템, 컴퓨터 제어 서보 밸브가 다중 시료 분석에 필요한 최단 측정 시간을 제공합니다.
  • 표면적이 낮은 소재에 사용 가능한 크립톤 구성

Gemini

  • 고유한 차동 측정 설계
  • 가장 빠른 개별 표면적 측정
  • N2 가스를 사용하여 낮은 표면적을 위한 높은 정확도

ASAP 2460 & 2425

서비스

단일 시료 분석, 복잡한 분석법 개발 또는 검증, 신제품 평가, 대규모 제조 프로젝트 등 다양한 특성화 서비스를 제공합니다.

사용 가능한 옵션

  • 질소 가스를 사용한 다점 표면적(ISO 9277)
  • 크립톤 가스를 사용한 다점 표면적(ISO 9277)
  • 질소 가스를 사용한 다점 표면적 및 STSA(ASTM D6556)
  • 아르곤을 사용한 다점 표면적
  • Co2를 사용한 다점 표면적
  • 40점 질소 흡착 등온선(20A ~ 3000A)
  • 40pt 질소 흡착 및 40pt 탈착 등온선(20A ~ 3000A)
  • 고해상도 미세 기공 분석 및 메조 기공 등온선(4A ~ 3000A)
  • O °C에서의 특수 CO2 등온선
  • 사용자 정의 조건에서의 흡착 등온선(특수 가스)
  • 수소, 질소, 산소, 메탄 또는 기타 가스를 사용하는 고압 등온선

자주 묻는 질문

  • 재료 다공성을 특성화하는 다른 방법에는 어떤 것이 있나요?

    수은 침투
    모세관 흐름
  • 물리흡착과 화학흡착의 차이점은 무엇인가요?

    물리 흡착과 화학 흡착은 기체 흡착의 주요 유형입니다.
    차이점은 아래 표에 강조 표시되어 있습니다:

    물리 흡착(물리적 흡착) 화학 흡착(화학적 흡착)
    비선택 선택적
    약한 상호작용(반데르발스) 강력한 상호작용(화학 결합)
    에너지 절감 더 높은 에너지
    리버시블비가역 및 가역

관련 리소스

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