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38 炭 黑 工 业 用点阵密度函数理论评估炭黑表面不均性 Piotr Kowalczyk等著 杨富祥 译 摘 要：用实验方法验证了新近推导的两种点阵密度函数理论 (LDFT)模型。为此，用容量测定装置来精心地 测量了77K下两种炭黑 (M4040和M32B)的实验氮吸附等温线。另外，从参考文献中引用了Ster I ing FT和SAO两 种炭黑的补充氮吸附数据，并且进行了分析。本研究的主要目的是，根据多(Do)等人和阿拉诺维奇(Aranovioh) 等人提出的LDFT形式体系，用更有说服力的新方法来评估吸附能量分布函数和零覆盖率下的微分吸附焓。为此目 的，推导了两种新的算法。判明了这两种互不相关的算法之间在数量上的一致性。本研究导出的新的不均匀 LDFT ． 模型，在考察平坦表面的能量不均性效应方面似乎是非常有希望的模型。 关键词：炭黑；吸附；建模 1 引 言 高真空下进行吸附测量的必威体育精装版结果显示，炭黑中 毫无疑问，固体表面在形态和能量的均匀性 存在许多超微孔隙。量热研究表明，大家熟悉的 方面从来就不是完全有规律可循的。实际的固体 Sterling NT炭黑的表面实际上是不均匀的。其他 表面具有物理的和化学的不规律性 (即分子级缺 作者也认为，在石墨表面上也能观钡I到微晶区域 陷、裂纹、位错和表面杂质等)。这一点似乎是相 间存在各种不同的孔隙。这些孔隙在计算表面能 当明显的。因此，真正的固体表面或多或少是不 量时起着重要的作用。也有可能在高温处理制备 均匀的。由于存在不同尺寸的微孔、各种表面化 炭黑过程中，有些微晶会断裂成它们的带有微孔 学官能团和灰份之类无机杂质，碳质吸附剂 (即 的初级微晶。 活性碳、活性碳纤维等)表面的不均性效应确实 显然，炭黑的表面不均性究竟有多大的问题 显著。这样假设是很有道理的。各种各样的实验 是特别重要的。这一问题的答案并不简单。不过， 证实的确存在表面不均性。例如，最寻常不过的 采用正确的数学方法取得的吸附测量值，可以用 做法是，测量吸附热、降低表面覆盖功能，以及 于估算炭黑表面的吸附不均性效应。 观测吸附动力学过程。这些实验结果都并不遵循 在本研究中，高精度容量吸附测量法与点阵 假定表面是均匀的兰米尔 (Langmuir)动力学关 密度函数理论(LDFT)形式体系一道被用来研究 系式。 炭黑的能量不均性。我们证明，依据吸附测量结 据认为，炭黑具有轮廓分明的平坦表面。然 果和基于LDFT法的必威体育精装版数学处理，可以获得有 而，许多研究人员证明，与多孔材料 (例如活性 关不均性效应的可靠数据。 碳)相比，即使炭黑也具有非常少量的微孔。超 文提出了炭黑粒子间的接触面积。本文还提出了 由炭黑粒子滑动引起的隐藏接触面积。我们得出 参考文献 (略) 结论，在制备炭黑合成材料和其他结构密集的产 译自Mater iaIs Research BuIJetin，38 品时，添加剂可选用原硼酸。