Adsorption-Induced Deformation of Microporous Solids: A New Insight from a Century-Old Theory
Adsorption-Induced Deformation of Microporous Solids: A New Insight from a Century-Old Theory
复制标题
吸附引起的微孔固体变形：百年理论的新见解
DOI：
10.1021/acs.jpcc.9b10053
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发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Grenev, Ivan
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Neimark, Alexander V.;Grenev, Ivan
Polanyi于1914年提出的势吸附理论（PAT）是迄今为止处理气体在微孔材料上吸附的最广泛应用的实用方法之一。在这里，我们将PAT扩展到吸附引起的变形现象的描述，该现象最近引起了各种科学界的广泛兴趣，从吸附分离和能量储存到碳氢化合物回收和二氧化碳封存到药物输送和致动器。吸附等温线与客体分子与孔壁相互作用产生的应力之间存在普遍的关系。结果表明，在吸附过程中，微孔固体表现出非单调的变形，在低气压下收缩和膨胀的压力增加。在较宽的温度范围内，对苯和正己烷在AR-V微孔炭上的吸附实验数据进行了验证。它允许预测在不同温度下和不同的吸附物的吸附变形，并可以应用于广泛的一类微孔固体。
Potential adsorption theory (PAT) suggested by Polanyi back in 1914 is till date one of the most widely used practical methodologies for the treatment of gas adsorption on microporous materials. Here, we extend PAT to the description of the phenomenon of adsorption-induced deformation, which has been recently attracting widespread interest of various scientific communities, from adsorption separations and energy storage to hydrocarbon recovery and carbon dioxide sequestration to drug delivery and actuators. A universal relationship is established between the stress caused by the interactions of guest molecules with the pore walls and the adsorption isotherm. It is shown that in the course of adsorption, microporous solids exhibit a non-monotonic deformation, with contraction at low gas pressures and expansion as the pressure increases. The proposed theory is verified with the experimental data on benzene andn-hexane adsorption on AR-V microporous carbon over a wide range of temperatures. It allows for predicting the adsorption deformation at different temperatures and with different adsorbates and can be applied to a wide class of microporous solids.
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