Sự tăng nồng độ chất khí trên bề mặt phân cách pha của một chất rắn được gọi là sự hấp phụ khí. Khi lực tương tác giữa các phân tử là lực van der Walls thì sự hấp phụ được gọi là hấp phụ vật lý. Lượng khí bị hấp phụ V được biểu diễn dưới dạng thể tích là đại lượng đặc trưng cho số phân tử bị hấp phụ, nó phụ thuộc vào áp suất cân bằng P, nhiệt độ T, bản chất của khí và bản chất của vật liệu rắn. V là một hàm đồng biến với áp suất cân bằng. Khi áp suất tăng đến áp suất bão hòa P0, người ta đo các giá trị thể tích khí hấp phụ ở các áp suất tương đối (P/P0) giảm dần và nhận được đường "đẳng nhiệt giải hấp phụ". Trong thực tế, đối với vật liệu mao quản trung bình đường đẳng nhiệt hấp phụ và khử hấp phụ đôi khi không trùng nhau, mà thường thấy một vòng khuyết (hiện tượng trễ). Hình dạng của đường đẳng nhiệt hấp
phụ - khử hấp phụ và vòng trễ thể hiện những đặc điểm về bản chất và hình dáng mao quản. Các nhà khoa học đã phân loại các đường đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ và đã được quy định chuẩn hóa bởi IUPAC. Có nhiều phương pháp khác nhau để phân tích vi mao quản khi dùng số liệu hấp phụ và khử hấp phụ nitơ, như phương pháp đồ thị t, đồ thị αs.
Trong luận văn này, phương pháp đồ thị t được ứng dụng để nghiên cứu thể tích vi mao quản cũng như diện tích mao quản trung bình. Giá trị t được tính từ áp suất tương đối theo phương trình de Boer để biểu thị độ dày thống kê của lớp nitơ hấp phụ đa lớp. Đồ thị t được thiết lập bằng cách vẽ đồ thị thể tích N2 hấp phụ (Va), như là hàm số của độ dày t. Các tính toán được thiết lập trong khoảng độ dày 0,45< t <1,0 nm. 1 / 2 1 3 , 9 9 0 , 0 3 4 lo g o t P P (2.3)
Bằng thực nghiệm, người ta đã xác định rằng, với vật liệu không có mao quản nhỏ, Va = S*t, S là hằng số và bằng diện tích bề mặt vật liệu. Do đó khi vật liệu không có vi mao quản thì quan hệ “Va-t” là đường thẳng đi qua gốc toạ độ. Thông thường, khi tồn tại mao quản nhỏ, đồ thị “Va-t” sẽ cắt trục tung ở giá trị dương. Độ dốc (s) của đoạn tuyến tính sẽ cho diện tích mao quản trung bình, SBJH theo phương trình:
SB J H s* 1 5 , 4 7 (2.4) Trong đó 15,47 là hệ số chuyển đổi thể tích khí thành thể tích lỏng. Diện tích mao quản nhỏ có thể tính toán bằng hiệu số của diện tích bề mặt tổng SBET và diện tích bề mặt mao quản trung bình SBJH.
Mặt khác, phương pháp đồ thị αs (α-plot) cũng được ứng dụng để đặc trưng cấu trúc rỗng của vật liệu lưỡng mao quản, dùng vật liệu mao quản lớn silicagel LiChrospher Si-1000 làm chất hấp phụ so sánh. Thể tích vi mao quản được xác định từ hệ số b của của đường thẳng mô tả phần đường thẳng tuyến tính của đồ thị αs sau đó nhân với hệ số chuyển đổi 0,001546. Phần đường thẳng này được tính từ số liệu
hấp phụ nitơ trong khoảng áp suất trên áp suất lấp đầy vi mao quản nhưng dưới áp suất bắt đầu có sự ngưng tụ mao quản. Chú ý rằng, độ hấp phụ tiêu chuẩn được định nghĩa là αs=Vref(P/Po)/Vref(0,4) ở đó Vref(P/Po) và Vref(0,4) là lượng hấp phụ trên vật liệu rắn so sánh (Reference adsorbent) và tại P/P o= 0,4 và αs = 1.
Thể tích rỗng toàn bộ (Vt) được xác định từ lượng nitơ hấp phụ toàn bộ tại 77K ở áp suất tương đối 0,99. Tại áp suất như thế, các kênh chính của vật liệu được xem như hoàn toàn bị lấp đầy bởi nitơ. Thể tích mao quản trung bình toàn bộ nhận được bằng cách tích phân đường cong phân bố kích thước mao quản từ kích thước mao quản 2,0 nm đến 50 nm. Thể tích vi mao quản được tính từ hiệu số thể tích toàn bộ Vt và toàn bộ thể tích mao quản trung bình.
Trong luận văn này, phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ - giải hấp phụ N2 (BET) được đo trên máy Automated BET sorptometer 201-A.