目前表征材料孔隙率的金标准——易出错的估算方法,可能会被一种更加准确的新软件所取代。该方法已经过61个领先实验室的测试,提高了可靠性和可重复性,并重新定义了吸附测量的金标准——表面积计算。

表面积提供了一个很好的估计有多少液体适合活性炭,沸石,金属有机框架(MOFs)和其他多孔材料的孔隙。传统上,科学家们通过将实验数据输入到1938年的布鲁诺尔-埃米特-特勒(Bet)方程中来估算这些值。然而,团队的大卫Fairén Jiménez英国剑桥大学的研究人员发现了一些差异。

“这纯粹是机缘巧合,”Fairén Jiménez解释道。他补充说:“我们在两个设备上分析相同的材料,Bet方程估计出完全不同的吸附面积。”为了证实这一结果,研究小组与其他国际专家分享了他们的数据,这些专家报告了相同的不一致。“贝特方程是吸附研究的基础,但实验表明它有时会失败。”

这是因为,要应用贝特方程,科学家必须选择他们最好的实验数据。“我们需要定义吸附等温线(最)线性的区域,……这个选择会影响结果,因为计算出的表面积取决于这个(数据)范围,”他说米歇尔·恩斯特他在德国海德堡理论研究所(Heidelberg Institute for Theoretical studies)研究财政部。因此,法国物理学家Jean和Françoise Rouquerol提出了一份标准清单,希望将结果标准化。“然而,即使这些标准仍然不明确,[并且]多孔材料的表面面积在不同的研究小组中有所不同,”恩斯特补充道。

在收集了60多个不同实验室的结果后,Fairen Jiménez团队发现了很大的偏差。在某些情况下,差异达到了5倍——相当于估算出格拉斯哥的表面积,再推算出伦敦的面积。他解释说:“我们决定在Rouquerol列表中引入新的标准,并设计了一款软件来独立实现这些标准。”这个被称为Betsi的程序是开放的,所有的地表科学家都可以使用。贝特西,第一次对表面区域做出了明确的分配

蒂娜Duren英国巴斯大学的吸附和模拟专家解释说,贝特方程最初并不是为微孔材料设计的,而是为平面设计的。她补充说:“尽管如此,每个人都在使用它,因为它提供了一个很好的基准,以及毛孔大小。”手动输入所需的原始打赌程序促使樱桃采摘,并经常膨胀的打赌表面积。她说:“人们可以利用这些数据点来玩游戏……以获得最佳结果。”“Betsi工具有很大的优势,因为它精确地测量出理想的测量值,消除了所有的不确定性。”

拉塞尔•泰勒英国杜伦大学(Durham University)沸石方面的专家李伟杰(音译)对此表示赞同。“该算法缩小了不准确性,消除了人为错误,并提供了更好的数据分析方法。”“Betsi测量表面积——也就是吸附容量——更加准确。他说:“这将使吸附成为新的标准,吸附是催化、碳捕获和水收集等许多技术应用的关键过程。”

虽然分析不同,但数据是一样的。研究人员可以对现有材料进行新的研究,提高再现性和透明度。“几何表面积在计算程序中已经是一个描述符,这个贝特西数也可以成为一个描述符,”Düren解释道。这可能会导致更好的预测机器学习模型,以及更好的材料和实验室之间的比较。Düren希望设备制造商也能采用Betsi,并很快为他们的仪器提供更新。“我认为人们会采用它,在实验室里尝试,”拉塞尔表示赞同。“它很简单,可以自我检查,消除了人为错误——它会直接说出你想要的数字。”