孔径统计

利用密度泛函理论与方法进行粉体材料的孔径分析是近些年孔径分析仪的最重大发展，它使孔径分析从宏观进入微观，具有更深入的理论与实践的基础，在国外，已开发了多种密度函数分析模型和软件，并得到广泛应用；在国内，虽然理论研究处于国际先进行列，但在孔径分析仪中的应用尚属空白。北京精微高博科学技术有限公司把握这一发展前沿，与北京化工大学紧密合作，成功的开发了NLDFT孔径分析软件，填补了国内空白，实现了历史性的突破。NLDFT软件包括如下内容：（1）根据吸附剂与吸附质的物理特性，利用统计力学的方法，推导出孔隙中吸附质的密度分布函数，计算出不同尺寸&ldquo 单孔&rdquo 的等温吸附密度分部，构成一个庞大的数据库；（2）采用积分吸附方程（IAE）进行求解，IAE方程将理论吸附等温线的核与实验吸附等温线关联起来：即理论计算的吸附等温线是由若干&ldquo 单孔&rdquo 吸附等温线乘以孔径分布函数进而积分得出。因此，将该系统实测的吸附等温线数据输入软件中，经过周密的数学拟合，最终求得被测材料的孔径分布函数；（3）画出理论计算的和实测的等温吸附曲线拟合图，同时画出孔径分布曲线图。（实例见下）

常规测定材料比表面积和孔径的方法有气体吸附法、压汞法、扫描电镜、小角X光散射、以及小角中子散射等，其中，气体吸附法是最常见的测试方法，尤其是针对具有不规则表面和复杂孔径分布的材料，其孔径测量范围从0.35nm到100nm 以上，涵盖了全部微孔和介孔，甚至延伸到大孔。近年来，受益于锂电池等新兴领域应用拓展，气体吸附分析仪市场迎来良好发展机遇。为满足逐渐丰富的应用场景和市场需求，诸多吸附表征仪器企业也在不断推陈出新，2022年上半年，多款比表面积和孔径分析类新品陆续上市，主要以气体吸附法为主。本文特对仪器信息网新品栏目中申报的相关产品进行梳理与盘点，以飨读者。（特别声明：受限于时间与资源，新品盘点范围仅限本网收录的不完全统计，如有遗漏，欢迎补充完善）（1）安东帕安东帕比表面和孔径分析仪：Nova系列2022年2月，安东帕发布最新一代比表面及孔径分析仪 Nova 系列。全新Nova 系列包含600BET、800BET、600、800四个型号，可对不同吸附质在不同温度下，相对压力范围从1x10-4至0.5或0.999的等温线进行测定，从而计算得到材料的比表面积、孔径分布和孔容的信息。全新Nova系列在保证测试精度的基础上，分析速度得以进一步提升，可在短短20分钟内对4个样品进行5点BET分析，且重复性2%，并在 8 小时内完成 4 个完整的等温线。还可在分析过程中同时对下一批次4 个样品进行脱气处理。（2）理化联科 2022年，理化联科（北京）仪器科技有限公司推出专为锂电行业设计的的iPore450超低比表面积与孔径分析仪。理化联科iPore450超低比表面积与孔径分析仪对于低比表面样品，样品管及仪器管路的背景吸附量不能忽略不计，会影响BET计算结果。样品比表面值越小，影响越显著；样品称样量越小，偏差越大。iPore 450采用背景校准技术，消除了电池材料比表面值的质量非线性影响。该设备还采用了气密式一体化填塞棒、快紧接口连接，以及移除式杜瓦瓶托架等全新技术，减少人员操作产生的误差，克服仪器环境引起的的偏差，实现了超低比表面样品的精确测量，重复性可达0.05% ，重现性优于0.5%。（3）国仪精测6月17日，国仪精测发布高性能微孔分析仪Ultra Sorb、蒸汽吸附仪S-Sorb、高温高压气体吸附仪H-Sorb升级版、动态法比表面积测试仪F-Sorb CES直管升级版四款重磅新品。高性能微孔分析仪Ultra Sorb聚焦于微孔材料的表面特性表征，设备在不锈钢管路基础上，突破性设计VCR金属面密封样品管，提升气体管路的整体密封性，具有高真空长时间可保持性、极低的系统漏气率控温精度高、高通量等独特优势。系统漏气率低至1x10-11Pa.m3/s, P/Po低至1x10-9准确测定，让极限0.35nm微孔分析成为可能。可广泛应用于环保、燃料电池、医药和催化等行业。蒸气吸附仪S-Sorb是测定水和有机蒸气等温吸附曲线的设备，可测试材料对水蒸气、有机蒸汽及各种气体的吸脱附量、吸脱附速度等参数。该设备使用不锈钢管路通过VCR接口连接，提升管路真空度。核心系统器件125℃下恒温，具有耐压耐腐蚀型蒸汽发生器，系统漏气率低至1x10-11Pa.m3/s 。可广泛应用于食品、药品和水净化等行业。高温高压气体吸附仪H-Sorb主要是在高温高压场景下使用静态容量法进行材料吸附量的测试，可以测试分析吸脱附等温线、Langmuir模型回归等温线、PCT曲线、吸脱附动力学曲线、吸氢及放氢压力平台、TPD程序升温脱附、吸放氢循环试验和吉布斯超临界吸附等。具备高度集成的测试系统，可实现高精度宽温控温，高压下系统漏气率仍低至1x10-10Pa.m3/s。设备可以应用在煤层气、页岩气和储氢材料等行业。动态法比表面积测试仪F-Sorb采用动态色谱法测试原理，可以通过直接对比法、单点和多点BET快速测试样品的比表面积。设备测试效率高；独有的直管样品管，易安装、易装样、易清洗；配备全自动步进电机，实现精准流量调节。可广泛应用于锂电池、陶瓷、医药等粉末材料的生产质检中。（4）MicromeriticsAutoChem III 化学吸附系统2022年6月，全球领先的材料表征技术公司 Micromeritics宣布新品 AutoChem III 的上市。AutoChem III 的全新设计旨在简化关键实验步骤，每天能够为用户节省几个小时，减少测试时间，提高实验效率。新型 Autocool 高度集成空气冷却系统不需要额外的低温液体或外部冷却介质，即可将实验时间缩短 30 分钟或更长时间；独特的 AutoTrap 为 TPR 实验提供高效的蒸汽捕获，无需制备冷却浴；获得研发专利的KwikConnect 样品管安装一体式设计保证了密封性，规避了由传统螺纹接头带来的泄漏风险。AutoChem III 的动态化学吸附和程序升温分析在开发新催化剂材料至关重要的性能指标中发挥着极其重要的作用，助力碳捕获和利用、氢清洁能源以及其他净零等技术的发展。（5）真理光学 微孔径快速测量仪2022年6月，珠海真理光学仪器有限公司发布微孔径快速测量仪 。测试方法为真理光学团队首创研发的光通量微孔径测量法（专利申请号：CN202110766064.2），测量方法快速可靠，比传统的显微镜和电镜检测方法快10倍以上，且能够输出全部孔的孔径、分布及位置，这是其他方法不具备的。

北京精微高博科技公司是行业领导者，分部位于上海，是中国规模最大、最具权威及实力的氮吸附比表面及孔径测试仪的研制、生产及销售的厂家，连续五年全国销量第一，是国家认定的高新技术企业，是我国多种动态氮吸附仪的创造者，被誉为&ldquo 中国氮吸附仪的开拓者&rdquo ，受到国家科技部和北京市科委高度重视并给予了引进高端人才的进京指标，技术实力雄厚。 精微高博在全体团队的努力下，自主创新推出的高端产品已经赶超了国际先进水平，具有不用于动态法比表面积仪器的优点：（1）静态容量法是在真空条件下改变氮气的压力，通过压力传感器直接测量氮压力，排除了其它因素带来的影响，而动态法要通过氮气和氦气相对量的改变以及二者流量的调节才能得到； （2）容量法样品的吸附与脱附过程是在静态下进行并达到吸附平衡，符合理想的吸附平衡条件，而动态法仅为相对的动态平衡； （3）静态容量法样品在吸附与脱附过程中，固定于液氮杜瓦瓶中，不像动态法每测一个压力点样品管都需要进出液氮杯一次，静态法不但节省了时间，而且大大减少了液氮的消耗； （4）只用氮气，不用氦气，而且氮气的消耗也极少，大大减少了测试的成本； （5）静态容量法每测一个压力点只需2分钟左右，而且可以根据需要测量很多点，例如多点BET比表面可测定6~20点以上，孔径分布测定可选25~100个点，测量的点数多有利于测量精度和可靠性的提高，相比之下，动态法多点BET比表面只测定5点左右，孔径分布测定只测10个点左右，而且在测量相同点数的条件下，静态法更节省时间； （6）在进行孔径分布测试时，静态容量法具有更显著的优势，其一，动态法受热导检测器灵敏度及流量调节精度的限制，孔径测试范围较小，一般在2~100nm，而静态容量法测试范围一般可达到0.5~400nm；其二，动态法不能测试出完整的等温曲线，而且测量的点数少，对孔径分布的分析比较粗糙，而静态容量法可以完整地测试等温吸附曲线和等温脱附曲线，实现对孔径分布比较精确的分析，而且能得到样品全面的吸附特性，进而可对样品的吸附类型和孔结构作出判断；其三，只有静态法才有可能对微孔进行定量分析； （7）静态容量法的仪器可以实现真正的全自动控制，包括不需要中途人为补充液氮，而且运行、控制、数据采集与处理、以及计算机操作，均更为简便、流畅、可靠和智能化，只要把试验条件输入计算机，试验过程全部自动完成，同步得到全部试验结果； （8）样品的预处理可同机甚至同位进行，利用主机的真空条件和单独的温控装置，使预处理更为充分，操作更为简便，测试结果更为可靠。