一种测量多孔材料内分子扩散系数的方法和系统与流程

1.本公开涉及多孔材料的测量表征技术领域，具体地，涉及一种测量多孔材料内分子扩散系数的方法和系统。


背景技术：

2.材料内部的孔道是分子扩散的有效通道，对于发生在固相介质表面的非均相反应而言，反应物和产物分子在多孔材料孔道内的扩散能力对其化学反应速率、选择性和分离吸附能力有显著影响。传统的n2吸附-脱附方法等手段能够表征出材料内部的比表面积、孔体积和孔径分布等参数，这些参数与分子在孔道中的扩散能力有一定的相关性，但并不能直接反应分子的扩散速率。分子在多孔材料中的扩散系数是表征其扩散速率的定量参数，是直接研究材料扩散性能的重要指标，发展能够直接测定多孔材料中分子扩散系数的方法对多孔材料的研究意义重大。
3.扩散系数的测量可以使用核磁共振法、分子模拟法、重量法和零长柱法等不同的手段。其中，零长柱(zero length column,zlc)法通过引入非常薄(短)的吸附剂层(柱)和控制实验条件等手段，能够忽略传热传质阻力等因素的干扰，测得探针分子在吸附质晶内的扩散系数，已成为研究吸附和扩散动力学的有效手段，并得到了研究者的持续关注和改进。然而现有的零长柱法技术使用的装置和操作流程十分复杂，特别是使用常温下为液相的吸附剂时，进样系统需要复杂的控温装置、多路气流流量控制设备和四通阀等设备，价格昂贵且难以实现对探针分子浓度的快速准确控制。


技术实现要素：

4.本公开为了简单高效地测量液相探针分子在多孔材料中的扩散系数，提供了一种测量多孔材料内分子扩散系数的方法和系统。
5.为了实现上述目的，本公开提供一种测量多孔材料内分子扩散系数的方法，所述方法包括：
6.s1：将进样装置中液相的探针分子以第一流量注入气化室中进行气化；使具有第二流量的载气进入所述气化室，与气化后的所述探针分子混合形成混合气体；
7.s2：使所述混合气体进入样品池中，与所述样品池中的多孔材料接触，形成接触气体；
8.s3：检测并记录所述接触气体中的探针分子浓度信号，当检测到的所述接触气体中的探针分子浓度信号停止上升时，使所述进样装置停止进样，以所述停止进样的时刻为t0；
9.s4：使所述具有第二流量的载气持续经所述气化室进入所述样品池中进行吹扫，直至检测到的所述接触气体中的探针分子浓度信号不变；
10.s5：以t对进行线性拟合，得到式(1)所示的拟合关系式；根据式(2)计算得到
所述多孔材料的分子扩散系数d，
[0011][0012]
c0为所述探针分子浓度停止上升时所述探针分子的浓度，c
t
为从t0时刻开始t时刻的所述接触气体中的探针分子浓度，r为所述多孔材料的粒径，b和k独立地选自任意常数；
[0013]
其中，所述进样装置包括进样针和自动注射泵，所述进样针的针头与所述自动注射泵的入口可拆卸地连通，所述自动注射泵的出口与所述气化室的探针分子入口连通；
[0014]
所述样品池的体积为0.1-1000μl，所述样品池形成为长径比在0.01-25范围内的圆柱形，所述圆柱形的轴沿气体流向延伸。
[0015]
可选地，所述进样针的容积为1-1000μl，优选为2-200μl；
[0016]
所述样品池的体积为0.1-50μl，所述样品池形成为长径比在0.1-20范围内的圆柱形，所述圆柱形的轴沿气体流向延伸；
[0017]
优选地，所述样品池的长度为5-100mm，内径为0.5-12mm。
[0018]
可选地，所述探针分子的沸点为30至160℃；
[0019]
优选地，所述探针分子选自环己烷、正己烷、正庚烷和正辛烷中的一种或几种。
[0020]
可选地，步骤s1中，所述第一流量为1μl/h-10ml/h，优选为10μl/h-1ml/h；
[0021]
所述第二流量为1-100ml/min，优选为5-60ml/min。
[0022]
可选地，步骤s2中，所述气化室的温度为80-200℃，优选为100-180℃；
[0023]
所述样品池的温度为120-260℃；所述多孔材料的粒径为所述样品池的直径的0.01-0.5倍。
[0024]
可选地，所述方法还包括：在步骤s1之前，使用所述载气进行气路吹扫，直至检测到的所述接触气体中的探针分子浓度信号不变。
[0025]
可选地，所述多孔材料选自zsm-5型分子筛、y型分子筛和多孔氧化铝中的一种或几种；
[0026]
所述载气选自氦气、氮气、氢气和氩气中的一种或几种。
[0027]
本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面所述的方法测量多孔材料内分子扩散系数的系统，所述系统包括载气进料管线、进样装置、气化室、样品池和检测器；
[0028]
所述载气进料管线与所述气化室的载气入口连通，所述气化室的混合气出口与所述样品池的入口连通，所述样品池的出口管线上连接有所述检测器；所述样品池用于填充待测多孔材料，所述样品池的入口与所述样品池的出口流体连通。
[0029]
可选地，所述进样针的容积为1-1000μl，优选为2-200μl；
[0030]
所述样品池的体积为0.1-50μl，所述样品池的长径比为0.1-20；优选地，所述样品池的长度为5-100mm，内径为0.5-12mm；
[0031]
所述检测器选自火焰离子检测器、热导池检测器和催化燃烧检测器中的一种。
[0032]
可选地，所述系统还包括设置于所述载气进料管线上的载气控制设备；
[0033]
所述载气控制设备包括载气流量控制设备和/或载气压力控制设备，所述载气流量控制设备选自质量流量计、电子流量控制器和转子流量计中的一种或几种，所述载气压力控制设备选自减压阀和/或电子压力控制器。
[0034]
本公开的方法通过进样针和自动注射泵控制使得液相的探针分子以恒定流量进
入气化室气化，然后与恒定流量的载气混合进入样品池与多孔材料进行接触，并对接触后混合气中的探针分子浓度信号进行检测，根据检测到的探针分子浓度信号拟合计算可以直接得到液相的探针分子在该多孔材料中的分子扩散系数，本公开的方法所用装置简单，易于操作，并能够快速切换多种探针分子进行扩散系数的测定，具有广阔的市场前景。
[0035]
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0036]
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
[0037]
图1是本公开的一种实施方式中测量多孔材料内分子扩散系数的系统的示意图。
[0038]
附图标记说明
[0039]
1.载气
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2.载气控制设备
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3.自动注射泵
[0040]
4.进样针
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5.气化室
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6.恒温箱
[0041]
7.样品池
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8.检测器
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9.计算机
具体实施方式
[0042]
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0043]
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指装置在正常使用状态下的上和下，具体可参考图1的图面方向。“内、外”是指针对装置本身的轮廓而言的。
[0044]
如图1所示，本公开第一方面提供一种测量多孔材料内分子扩散系数的方法，所述方法包括：s1：将进样装置中液相的探针分子以第一流量注入气化室5中进行气化；使具有第二流量的载气1进入所述气化室5，与气化后的所述探针分子混合形成混合气体；s2：使所述混合气体进入样品池7中，与所述样品池7中的多孔材料接触，形成接触气体；s3：检测并记录所述接触气体中的探针分子浓度信号，当检测到的所述接触气体中的探针分子浓度信号停止上升时，使所述进样装置停止进样，以所述停止进样的时刻为t0；s4：使所述具有第二流量的载气1持续经所述气化室5进入所述样品池7中进行吹扫，直至检测到的所述接触气体中的探针分子浓度信号不变；s5：以t对进行线性拟合，得到式(1)所示的拟合关系式；根据式(2)计算得到所述多孔材料的分子扩散系数d，c0为所述探针分子浓度停止上升时所述探针分子的浓度，c
t
为从t0时刻开始t时刻的所述接触气体中的探针分子浓度，r为所述多孔材料的粒径，b和k独立地选自任意常数；其中，所述进样装置包括进样针4和自动注射泵3，所述进样针的针头与所述自动注射泵的入口可拆卸地连通，所述自动注射泵的出口与所述气化室的探针分子入口连通；所述样品池7的体积为0.1-1000μl，所述样品池7形成为长径比在0.01-25范围内的圆柱形，所述圆柱形的轴沿气体流向延伸。
[0045]
本公开的方法通过进样针和自动注射泵控制使得液相的探针分子以恒定流量进入气化室气化，然后与恒定流量的载气混合进入样品池与多孔材料进行接触，并对接触后
混合气中的探针分子浓度信号进行检测，根据检测到的探针分子浓度信号拟合计算可以直接得到液相的探针分子在该多孔材料的分子扩散系数，本公开的方法所用装置简单，易于操作，并能够快速切换多种探针分子进行扩散系数的测定，具有广阔的市场前景。
[0046]
如图1所示，本公开对于进样针4的容积没有限制，可以根据样品池7中多孔材料的理化性质及含量进行选择，一种实施方式中，所述进样针4的容积可以为1-1000μl，优选可以为2-200μl。
[0047]
根据本公开，可以通过减小吸附剂层的长度、增大样品池7中载气流量和吸附剂孔隙率来提高分子扩散系数测量结果准确性，一种实施方式中，可以采用较小体积和长径比的样品池7进行装样，例如，所述样品池7的体积可以为0.1-50μl，优选可以为1-40μl，所述样品池7形成为长径比可以在0.1-20范围内的圆柱形，所述圆柱形的轴沿气体流向延伸。一种优选地实施方式中，所述样品池7的长度可以为5-100mm，优选可以为20-60mm，内径可以为1.5-8mm。
[0048]
根据本公开，所述多孔材料可以选自zsm-5型分子筛、y型分子筛和多孔氧化铝中的一种或几种；所述载气1可以选自氦气、氮气、氢气和氩气中的一种或几种。
[0049]
在根据本公开的一种优选的实施方式中，所述探针分子可以选自环己烷、正己烷、正庚烷和正辛烷中的一种或几种，所述探针分子的沸点可以为30至160℃，优选可以为50-150℃，上述优选的探针分子与反应原料的性质接近，采用这些探针分子测定的扩散系数能够作为筛选合适的多孔材料作为催化剂体系的依据。
[0050]
为了使液相的探针分子以及载体以恒定的流量进入气化室5，以维持混合气中探针分子的恒定浓度，在根据本公开的一种具体实施方式中，步骤s1中，所述第一流量可以为1μl/h-10ml/h，优选可以为10μl/h-1ml/h；所述第二流量可以为1-100ml/min，优选可以为5-60ml/min。
[0051]
为了气化上述液相的探针分子，本公开的气化室5的温度可以为80-200℃，优选可以为100-180℃；进一步地，为了使混合气中的探针分子在样品池7中仍保持气态，一种实施方式中，所述样品池7的温度可以为120-260℃，优选可以为150-200℃。
[0052]
为了使多孔材料尽可能地填满样品池7，以使探针分子与多孔材料的接触更加均匀，避免未与多孔材料接触的探针分子直接进入检测器8中，在根据本公开的一种具体实施方式中，步骤s2中，所述多孔材料的粒径为所述样品池7的直径的0.01-0.5倍，优选可以为0.05-0.4倍。其中，所述样品池7的直径指圆柱形样品池7的内径。
[0053]
根据本公开，为了使实验结果更加准确，可以在步骤s1之前，使用所述载气1进行气路吹扫，直至检测到的所述接触气体中的探针分子浓度信号不再变化。
[0054]
如图1所示，本公开第二方面提供一种采用本公开第一方面所述的方法测量多孔材料内分子扩散系数的系统，所述系统包括载气进料管线、进样装置、气化室5、样品池7和检测器8；所述载气进料管线与所述气化室的载气入口连通，所述气化室的混合气出口与所述样品池的入口连通，所述样品池的出口管线上连接有所述检测器8；所述样品池7内填充有多孔材料，所述样品池的入口与所述样品池的出口流体连通。
[0055]
本公开的系统通过进样针和自动注射泵控制使得液相的探针分子以恒定流量进入气化室气化，然后与恒定流量的载气混合，并使该混合气体进入样品池与多孔材料进行接触，使用检测器8检测并记录接触后气体中的探针分子浓度信号，根据该探针分子浓度信
号拟合计算可以直接得到液相的探针分子在该多孔材料的分子扩散系数，本公开的系统简单，易于操作，并能够快速切换多种探针分子进行扩散系数的测定，具有广阔的市场前景。
[0056]
本公开对于进样针4的容积没有限制，可以根据样品池7中多孔材料的理化性质及含量进行选择，一种实施方式中，所述进样针4的容积可以为1-1000μl，优选可以为2-200μl。
[0057]
根据本公开，为了可以通过减小吸附剂层的长度、增大样品池7中载气流量和吸附剂孔隙率来提高分子扩散系数测量结果准确性，一种实施方式中，可以采用较小体积和长径比的样品池7进行装样，例如，所述样品池7的体积可以为0.1-50μl，优选可以为1-40μl，所述样品池7形成为长径比可以在0.1-20范围内的圆柱形，所述圆柱形的轴沿气体流向延伸。一种优选地实施方式中，所述样品池7的长度可以为5-100mm，优选可以为20-60mm，内径可以为1.5-8mm。
[0058]
根据本公开，所述检测器8选自火焰离子检测器、热导池检测器和催化燃烧检测器中的一种。
[0059]
根据本公开，为了使载体能够以恒定的流量和压力进入气化室5，在根据本公开的一种具体实施方式中，所述系统还可以包括设置于所述载气进料管线上的载气控制设备；优选地，所述载气控制设备可以包括载气流量控制设备和/或载气压力控制设备，所述载气流量控制设备可以选自质量流量计、电子流量控制器和转子流量计中的一种或几种，所述载气压力控制设备可以选自减压阀和/或电子压力控制器。
[0060]
根据本公开，为了使样品池7维持恒定的温度，以保证检测结果的准确性，样品池7的外部可以设置有恒温箱6，如图1所示，该恒温箱6的温度可以为120-260℃，优选为150-200℃。
[0061]
下面通过实施例来进一步说明本公开，但是本公开并不因此而受到任何限制。
[0062]
以下实施例和对比例中使用kd scientific公司的legato 110型自动进样器和agilent technologies公司的10μl进样针，并使用agilent technologies公司的7890b型气相色谱仪中的进样口、气化室、载气控制设备、气路、恒温箱、火焰离子检测器8及配套的控制程序。
[0063]
材料比表面积、总孔体积、微孔体积和介孔体积的测量采用氮气低温静态吸附法测定，采用micromertics公司的asap 2020测定，比表面积计算采用的标准为gb/t-5816-1995。
[0064]
以下实施例均采用如图1所示系统进行多孔材料内分子扩散系数的测定，其中，载气进料管线与气化室5的载气入口连通，气化室5的混合气出口与样品池7的入口连通，样品池7的出口管线上连接有检测器8，计算机9与检测器8通信连接，载气进料管线上设有载气控制设备2；样品池7的入口与样品池7的出口流体连通，样品池7内填充有待测多孔材料，样品池7的外部设置有恒温箱6；自动注射泵3的入口与进样针4的针头可拆卸地连通，自动注射泵3的出口与气化室5的探针分子入口连通。
[0065]
实施例1
[0066]
使用长度23mm，内径1.4mm的钝化后的色谱柱作为样品池7。用石英棉填充色谱柱的一端，随后装入50mg zsm-5分子筛颗粒(粒径为0.18～0.38mm)，振实后用石英棉将另一端封住。将样品池7装入恒温箱6，与气路连接并保证气密。设定气化室5温度为160℃，恒温
箱6温度为200℃。使用氦气作为载气，设定载气1流量为10ml/min。通入载气1进行气路吹扫，直至各项参数稳定在设置值且检测器8信号稳定。
[0067]
开始记录检测器8读数。在自动注射泵3控制界面上设定进样针4容积为10μl，进样流量为0.5μl/min。用进样针4抽取10μl环己烷，将进样针4插入自动注射泵3的进样口，将自动注射泵3的进样口固定在气化室的探针分子入口上。打开自动注射泵3开始定速进样，实时监控和记录检测器8读数。约9分钟后探针分子浓度不再上升，达到吸附平衡，以此浓度作为c0。5分钟后关闭自动注射泵3停止自动进样，并拔出进样针4，以此时刻作为t0。测量并记录检测器8读数，并持续吹扫至检测器8信号稳定。
[0068]
以脱附过程中从t0时刻开始t时间时的探针分子浓度为c
t
，使用ln(c
t
/c0)对t作图。图中自t0开始后的约850s内为线性段。对线性段使用最小二乘法进行线性拟合，拟合的决定系数r2为0.9977。根据式(1)由拟合出的斜率和分子筛粒径计算出环己烷在分子筛中的扩散系数d。分子筛的扩散系数和孔道参数如表1所示。
[0069]
表1
[0070]
测试项目测试结果比表面积(m2/g)356.9总孔体积(cm3/g)0.196微孔体积(cm3/g)0.144介孔体积(cm3/g)0.052扩散系数(m2/s)4.6
×
10-14
[0071]
实施例2
[0072]
使用长度23mm，内径1.4mm的钝化后的色谱柱作为样品池7。用石英棉填充色谱柱的一端，随后装入50mg经过naoh扩孔处理6h后的zsm-5分子筛颗粒(粒径为0.18～0.38mm)，振实后用石英棉将另一端封住。将样品池7装入恒温箱6，与气路连接并保证气密。设定气化室5温度为160℃，恒温箱6温度为200℃。使用氦气作为载气，设定载气1流量为10ml/min。通入载气1进行气路吹扫，直至各项参数稳定在设置值且检测器8信号稳定。
[0073]
开始记录检测器8读数。在自动注射泵3控制界面上设定进样针4体积为10μl，进样流量为0.5μl/min。用进样针4抽取10μl环己烷，将进样针4插入自动注射泵3的进样口，将自动注射泵3的进样口固定在气化室的探针分子入口上。打开自动注射泵3开始定速进样，实时监控和记录检测器8读数。约9分钟后探针分子浓度不再上升，达到吸附平衡，以此浓度作为c0。5分钟后关闭自动注射泵3停止自动进样，并拔出进样针4，以此时刻作为t0。测量并记录检测器8读数，并持续吹扫至检测器8信号稳定。
[0074]
以脱附过程中从t0时刻开始t时间时的探针分子浓度为c
t
，使用ln(c
t
/c0)对t作图。图中自t0开始后的约800s内为线性段。对线性段使用最小二乘法进行线性拟合，拟合的决定系数r2为0.9963。根据式(1)由拟合出的斜率和分子筛粒径计算出环己烷在分子筛中的扩散系数d。分子筛的扩散系数和孔道参数如表2所示。
[0075]
表2
[0076]
测试项目测试结果比表面积(m2/g)390.0总孔体积(cm3/g)0.288
微孔体积(cm3/g)0.113介孔体积(cm3/g)0.175扩散系数(m2/s)6.3
×
10-14
[0077]
根据表1和表2，由实施例1和实施例2的分子筛颗粒比表面积及孔分布数据对比可知，实施例2中经naoh扩孔处理后的zsm-5分子筛颗粒在比表面积未有显著变化的情况下，介孔体积明显增大，分子筛颗粒的扩散性能应当显著提升；根据采用本公开的测量方法得到的实施例1和实施例2的扩散系数对比可知，实施例2中经naoh扩孔处理后的zsm-5分子筛颗粒的扩散系数明显高于实施例1，与前述对扩孔处理后分子筛颗粒扩散性能提升的趋势预测相符合，由此说明本公开的方法对多孔材料内分子扩散系数测量准确性和可靠性高。
[0078]
实施例3
[0079]
使用长度23mm，内径1.4mm的钝化后的色谱柱作为样品池7。用石英棉填充色谱柱的一端，随后装入40mg y型分子筛颗粒(粒径为0.18～0.38mm)，振实后用石英棉将另一端封住。将样品池7装入恒温箱6，与气路连接并保证气密。设定气化室5温度为160℃，恒温箱6温度为200℃。使用氦气作为载气，设定载气1流量为10ml/min。通入载气1进行气路吹扫，直至各项参数稳定在设置值且检测器8信号稳定。
[0080]
开始记录检测器8读数。在自动注射泵3控制界面上设定进样针4容积为10μl，进样流量为0.5μl/min。用进样针4抽取10μl环己烷，将进样针4插入自动注射泵3的进样口，将自动注射泵3的进样口固定在气化室的探针分子入口上。打开自动注射泵3开始定速进样，实时监控和记录检测器8读数。约8分钟后探针分子浓度不再上升，达到吸附平衡，以此浓度作为c0。5分钟后关闭自动注射泵3停止自动进样，并拔出进样针4，以此时刻作为t0。测量并记录检测器8读数，并持续吹扫至检测器8信号稳定。
[0081]
以脱附过程中从t0时刻开始t时间时的探针分子浓度为c
t
，使用ln(c
t
/c0)对t作图。图中自t0开始后的约300s内为线性段。对线性段使用最小二乘法进行线性拟合，拟合的决定系数r2为0.9954。根据式(1)由拟合出的斜率和分子筛粒径计算出环己烷在分子筛中的扩散系数d。分子筛的扩散系数和孔道参数如表3所示。
[0082]
表3
[0083]
测试项目测试结果比表面积(m2/g)737.2总孔体积(cm3/g)0.369微孔体积(cm3/g)0.275介孔体积(cm3/g)0.094扩散系数(m2/s)1.9
×
10-13
[0084]
实施例4
[0085]
使用长度23mm，内径1.4mm的钝化后的色谱柱作为样品池7。用石英棉填充色谱柱的一端，随后装入40mg实施例3中的y型分子筛颗粒，振实后用石英棉将另一端封住。将样品池7装入恒温箱6，与气路连接并保证气密。设定气化室5温度为160℃，恒温箱6温度为200℃。使用氦气作为载气，设定载气1流量为10ml/min。通入载气1进行气路吹扫，直至各项参数稳定在设置值且检测器8信号稳定。
[0086]
开始记录检测器8读数。在自动注射泵3控制界面上设定进样针4体积为10μl，进样
流量为0.5μl/min。用进样针4抽取10μl正己烷，将进样针4插入自动注射泵3的进样口，将自动注射泵3的进样口固定在气化室的探针分子入口上。打开自动注射泵3开始定速进样，实时监控和记录检测器8读数。约8分钟后探针分子浓度不再上升，达到吸附平衡，5分钟后关闭自动注射泵3停止自动进样，并拔出进样针4，测量并记录检测器8读数，并持续吹扫至检测器8信号稳定。
[0087]
排出进样针4中的剩余液体，吸入正庚烷至进样针4内空间被装满。重复此步骤三次，将进样针4清洗干净。开始记录检测器8读数。在自动注射泵3控制界面上设定进样针4体积为10μl，进样速率为0.5μl/min。用进样针4抽取10μl正庚烷，将进样针4插入自动注射泵3的进样口，将自动注射泵3的进样口固定在气化室的探针分子入口上。打开自动注射泵3开始定速进样，实时监控和记录检测器8读数。约10分钟后探针分子浓度不再上升，达到吸附平衡，5分钟后关闭自动注射泵3停止自动进样，并拔出进样针4，测量并记录检测器8读数，并持续吹扫至检测器8信号稳定。
[0088]
排出进样针4中的剩余液体，吸入正辛烷至进样针4内空间被装满。重复此步骤三次，将进样针4清洗干净。开始记录检测器8读数。在自动注射泵3控制界面上设定进样针4体积为10μl，进样速率为0.5μl/min。用进样针4抽取10μl正辛烷，将进样针4插入自动注射泵3的进样口，将自动注射泵3的进样口固定在气化室的探针分子入口上。打开自动注射泵3开始定速进样，实时监控和记录检测器8读数。约18分钟后探针分子浓度不再上升，达到吸附平衡。2分钟后关闭自动注射泵3停止自动进样，并拔出进样针4，测量并记录检测器8读数，并持续吹扫至检测器8信号稳定。
[0089]
分别对三次试验的结果使用最小二乘法进行线性拟合，拟合的决定系数和不同探针分子在y型分子筛中的扩散系数如表4所示。
[0090]
表4
[0091]
探针分子r2d(m2/s)正己烷0.99411.2
×
10-13
正庚烷0.99464.8
×
10-14
正辛烷0.99881.6
×
10-14
[0092]
根据表4，由实施例4中采用三种探针分子对同一多孔材料进行扩散系数测定的结果对比可知，随着所采用的探针分子尺寸的增大，材料扩散系数下降，与理论扩散规律相符合，表明本公开的方法测试多孔材料的动态扩散系数具有可行性，测试结果具有准确性。
[0093]
实施例5
[0094]
使用长度23mm，内径1.4mm的钝化后的色谱柱作为样品池7。用石英棉填充色谱柱的一端，随后装入30mg多孔氧化铝颗粒(粒径为0.18～0.38mm)，振实后用石英棉将另一端封住。将样品池7装入恒温箱6，与气路连接并保证气密。设定气化室5温度为160℃，恒温箱6温度为200℃。使用氦气作为载气，设定载气1流量为10ml/min。通入载气1进行气路吹扫，直至各项参数稳定在设置值且检测器8信号稳定。
[0095]
开始记录检测器8读数。在自动注射泵3控制界面上设定进样针4体积为10μl，进样速率为0.5μl/min。用进样针4抽取10μl环己烷，将进样针4插入自动注射泵3的进样口，将自动注射泵3的进样口固定在气化室的探针分子入口上。打开自动注射泵3开始定速进样，实时监控和记录检测器8读数。约3分钟后探针分子浓度不再上升，达到吸附平衡，以此浓度作
为c0。10分钟后关闭自动注射泵3停止自动进样，并拔出进样针4，以此时刻作为t0。测量并记录检测器8读数，并持续吹扫至检测器8信号稳定。
[0096]
以脱附过程中从t0时刻开始t时间时的探针分子浓度为c
t
，使用ln(c
t
/c0)对t作图。图中自t0开始后的约50s内为线性段。对线性段使用最小二乘法进行线性拟合，拟合的决定系数r2为0.9968。根据式(1)由拟合出的斜率和氧化铝粒径计算出环己烷在氧化铝中的扩散系数d。氧化铝的扩散系数和孔道参数如表5所示。
[0097]
表5
[0098]
测试项目测试结果比表面积(m2/g)343.7总孔体积(cm3/g)0.713扩散系数(m2/s)9.6
×
10-13
[0099]
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
[0100]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0101]
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。