水蒸汽吸附分析是常規(guī)基礎(chǔ)研究和工業(yè)基本材料研究的一部分。水能被大多數(shù)固體表面所吸附，只是程度不同。干燥劑、電池氧化物、催化劑的特有功能以及藥品和食品的穩(wěn)定性都與它們的水吸附行為有關(guān)。水的吸附量是以下因子的函數(shù)：表面與水分子的親和力;溫度;水蒸汽濃度(即壓力,也表達(dá)為分壓、相對(duì)壓力、相對(duì)濕度或水活性);裸露表面積的絕對(duì)量;孔體積/孔徑(親和力)。除了直接吸附在固體表面的分子外，其它水分子會(huì)凝聚在合適尺寸的孔道中。
水吸附研究可以區(qū)分碳材料表面的化學(xué)差異。例如，PBL和F400兩種碳材料具有幾乎相同的微孔和超微孔結(jié)構(gòu)，但依據(jù)XPS和TPD-MS的化學(xué)吸附實(shí)驗(yàn)，可知它們具有不同的表面化學(xué)性質(zhì)。水與表面的作用既有物理吸附，又有化學(xué)吸附，因此，水在微孔中的吸附發(fā)生在較高的相對(duì)壓力下(見(jiàn)圖95)。上述兩類(lèi)材料的氮吸附超微孔孔徑分布圖幾乎相同，但在水吸附的低壓段卻大不相同。實(shí)驗(yàn)表明，PBL可以吸附更多的水，這說(shuō)明其表面有大量的氧化基團(tuán)。
圖 95 三種碳材料的氮吸附等溫線(左圖，在77K)和水吸附等溫線(右圖，在298K)的比較
在催化和吸附中，分層沸石具有非常優(yōu)越的性能。為闡釋其出色性能，采用高端物理化學(xué)吸附技術(shù)手段表征其孔結(jié)構(gòu)是至關(guān)重要的，這樣我們就能掌握其孔徑、互通性和表面性質(zhì)等的精確知識(shí)。
介孔ZSM-5沸石組合物具有相同的孔隙率，但組成不同。水吸附對(duì)沸石分子篩中的Si/Al比和鋁類(lèi)的分布敏感，并且也對(duì)在介孔表面上存在的極性基團(tuán)敏感。通過(guò)氬吸附(87.3K)和水吸附(298.5K)評(píng)價(jià)介孔ZSM-5沸石組合物是一個(gè)非常好的技術(shù)手段。
