物理吸附概述：

物理吸附是基于物理吸附作用表征多孔材料表面与孔结构特性的核心测试方法，也是目前测定材料比表面积、孔径分布、孔隙度等参数最常用、最成熟的手段，常以氮气、氩气等惰性气体为吸附质，多孔固体材料为吸附剂，属于气体吸附法的核心类型。

物理吸附原理：

在低温（如液氮　77K、液氩87K）真空条件下，气体分子会在多孔材料的固体表面发生可逆的物理吸附——气体分子会在材料表面形成单分子层或多分子层吸附，通过精准测量不同相对压力下材料对吸附质气体的吸附量，得到吸附等温线，再结合相应的理论模型（如BET模型计算比表面积、BJH模型计算介孔分布、DFT模型计算微孔和介孔分布，HK和SF模型计算微孔分布），即可计算出多孔材料的各项孔结构与表面特性参数。

物理吸附法表征应用实例：

1）运用NLDFT－BJH联用表征低阶煤热解煤焦在贫氧燃烧过程中的孔结构变化

文章采用N2和CO2吸附等温线结合NLDFT－BJH联用的综合孔隙表征方法‌，系统探究了煤田火灾燃烧前热解煤焦在贫氧燃烧条件下的孔隙结构变化。该方法精准揭示了样品在‌0.4　nm～300　nm全孔径范围内‌的孔结构变化特征（图1）。基于对孔隙结构（尤其是微孔与介孔演变规律）与煤焦燃烧行为关联性的深入分析，成功识别出‌650°C为贫氧燃烧过程中孔隙结构演变的关键转折点‌，并据此提出‌可将650°C作为煤田火灾加速蔓延的预警温度‌，为煤田火灾的早期防控与科学治理提供了重要的理论支撑和数据依据。

图1　NLDFT－BJH计算孔径分布图：A）原煤的N2吸脱附曲线；B）原煤和不同温度下煤焦的CO2吸附等温线；C）NLDFT－BJH联用计算孔径分布的方法；D）原煤在0.4　nm～300　nm范围内的孔径分布和累积体积（Fuel　2022，319，123850）

2）运用多种DFT模型表征碳材料的孔结构

文章聚焦于低浓度甲烷混合物的回收应用，针对五种孔结构存在显著差异的碳材料（AC1－AC5），开展了系统的结构表征与甲烷吸附性能研究。研究通过77　K下的N2吸附等温线和273　K下的CO2吸附等温线测试，结合QSDFT、NLDFT　及二维NLDFT（2D－NLDFT）模型，深入剖析了碳材料的孔径分布（PSD）结构特性（图2A－C）；同时系统探究了正则化参数（λ）与移动点平均（MPA）参数对PSD计算精度的影响，结果表明，三种模型虽基于不同理论假设，但所得PSD结果在定性上保持一致，且均能良好的拟合实验数据。在此基础上，研究采用N2与CO2双气体分析方法，借助2D－NLDFT模型获取覆盖超微孔至介孔全孔径范围的连续规则PSD数据，进而构建甲烷吸附等温线核函数（Kernel），成功估算出293K下碳材料的甲烷吸附等温线（图2D－E）。通过优化PSD积分下限以匹配甲烷分子尺寸，最终实现预测结果与实验数据的良好吻合，并明确了不同孔径范围对甲烷吸附的差异化贡献。该研究成果为变压吸附（PSA）技术从低浓度甲烷混合物中高效回收甲烷提供了重要理论支撑。

图2多种DFT方法表征的PSD及预测CH4吸附等温线：A）利用2D－NLDFT和QSDFT方法从N2等温线获得的AC2样品的PSD；B）利用2D－NLDFT和NLDFT方法从CO2等温线获得的AC2样品的PSD；C）用N2－2D－NLDF和双气体2D－NLDFT方法计算PSD的比较；D）AC2样品甲烷实验（圆形）和预测（连续线）吸附等温线；E）预测所用孔径范围的对应孔径分布图（Chemical　Engineering　Journal　2022，436，135259）

综上所述，物理吸附凭借多种分析模型的联合使用，在多孔碳材料孔结构表征中展现出了独特的优势，随着模型优化与测试技术升级，该方法将在更多多孔材料研究中发挥重要作用。