A microcalorimetric study of the different states of argon and nitrogen adsorbed AT 77 K on silicalite-I and ZSM-5

Abstract

The adsorption of argon and nitrogen on a series of MFI-type zeolites (silicalite-I (Si/Al>1000) and HZSM-5 (16<Si/Al<120)) was studied by isothermal microcalorimetry, volumetry and neutron diffraction.

The adsorption of argon and nitrogen present a ‘liquid-like’ to ‘solid-like’ adsorbate phase change. The ‘solid-like’ structures of both adsorbates are similar and imposed by the zeolite channel system. Increasing the aluminium content produces an overall increase in the enhanced adsorption sites for nitrogen whereas the behaviour of argon is unmodified. On HZSM-5, the phase changes of both adsorbates still occur, but, particularly for nitrogen, in a less distinct manner with increasing aluminium content.

Zusammenfassung

Mittels Mikrokalorimetrie, Volumetrie und Neutronendiffraktion wurde die Adsorption von Argon und Stickstoff an einer Reihe von MFI-Zeolithen ((Si/Al1000) und HZSM-5 (16<Si/Al<120)).

Die Adsorption von Argon und Stickstoff stellt einen Phasenübergang von einem “flüssigkeitsartigen” zu einem “feststoffartigen” Adsorbat dar. Die “feststoffartigen” Strukturen beider Adsorbate sind einander ähnlich und durch das Zeolith-Tunnelsystem geprägt. Die Erhöhung des Aluminiumgehaltes verursacht bei Stickstoff eine allgemeine Zunahme der belegten Adsorptionsstellen, während das Verhalten von Argon unverändert bleibt. An HZSM-5 vollzieht sich zwar die Phasenumwandlung bei beiden Adsorbaten, aber — insbesondere bei Stickstoff — durch Erhöhung des Aluminiumgehaltes in einer weniger ausgeprägten Weise.