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Tech27:ゼオライトに対する最先端の評価法: 87.3Kにおけるアルゴン吸着とNLDFT

ゼオライトに対する最先端の評価法: 87.3Kにおけるアルゴン吸着とNLDFT

ミクロ細孔から構成される物質(たとえば、ゼオライトなど)における物理的な吸着は 、メソ細孔における吸着現象の場合よりもかなり低い相対圧力の下で生じるが、その相対圧力の範囲は広く、数桁にわたっている。

特に、温度が77.4 Kの窒素を用いたゼオライトのキャラクタリゼーションは困難である。

なぜなら、0.5〜1 nmの直径を有する細孔への充填は、10-7〜10-5の相対圧力の下で生じ、、その相対圧力下での拡散速度および吸着平衡速度は非常に遅いからである。

したがって、そのような小さいミクロ細孔から構成されるゼオライトを解析するには液体アルゴンの温度(87.3 K)でのアルゴンガスを、吸着質として使用するのが有利である。

アルゴンは、窒素の場合よりもずっと高い相対圧力(すなわち、10-5〜10-3の相対圧力)下で0.5〜1 nmの直径を有する細孔に充填され、吸着温度も10K高いので拡散過程の速度と平衡過程の速度が大きくなり、したがって、解析時間も短縮される。

フォージャサイト型のゼオライトで得られた吸着データに基づく、87.3 Kでのアルゴン吸着の場合の細孔充填圧力範囲と77.4 Kでの窒素吸着の場合の細孔充填圧力範囲との相違を図1(a)に示す。

液体アルゴン温度でのアルゴン吸着によって、ほとんどのゼオライトについての、正確で高分解能の吸着等温線データを得ることができる。

このことを図1(b)に示す。この図1(b)は、

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  • 、サンプルとして表面の状態が異なる(すなわち、細孔形状および細孔径が異なる)ゼオライトのいくつかを選択し、それらのサンプルについてのアルゴン吸着等温線を示すものである。

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