氢能技术和核聚变实验装置中都涉及到氢及其同位素氘、氚的低温吸附,因此了解氢在吸附剂上的吸附机理具有重要意义。氢的临界温度为33.2K,临界温度附近吸附现象的研究是吸附领域一个非常重要但又明显的薄弱环节,相关的实验和理论研究报道很少,因此本文重点研究了氢临界温度附近多孔固体上的吸附行为。　　 临界温度附近,温度和压力的微小波动会对吸附测量结果产生很大影响,本实验自制低温高压吸附装置的温度和压力测量精度较高,保证了实验的准确性和数据的可靠性。吸附剂采用商品级活性炭颗粒、X型沸石颗粒以及实验室制备的、阳离子(Mg2+、Zn2+、Ni2+)置换的X沸石粉末,用77K N2吸附、XRD、SEM、ICP、TGA和化学分析等方法对吸附剂进行全面表征,采用容积法测定氢在温度范围为30K～140K、压力范围为0～8MPa的吸附等温线。　　 在T>60K的超临界温度,活性炭和沸石上氢的吸附等温线都具有Ⅰ型等温线特征。活性炭的孔径分布很宽,虽然其微孔容积与X型沸石颗粒相近,但氢的吸附量远大于沸石。颗粒尺寸的不同使得相同温度下粉末NaX的吸附量高于颗粒NaX的,且出现吸附量平台所用的吸附温度较低。　　 氢在临界区域(T=30K、35K和40K)内的吸附等温线具有独特的变化规律:吸附等温线达到最大值后迅速降低,等温线在高压区反向交叉,达到最小吸附量后二次上升。30K与35K、40K吸附等温线略有不同在于:30K的最小吸附量为负值,而35K和40K最小吸附量仍保持正值。临界区域附近,孔外本体密度的增长速率高于吸附相密度的增长速率,导致过剩吸附量出现最大值；30K的负吸附是由于一种新的反毛细现象造成,压力不是很大时,孔内气态、孔外液态的亚稳状态使吸附剂孔口处形成类液界面,阻止氢分子扩散进入吸附剂的小孔,孔内流体平均密度小于孔外流体密度,导致过剩吸附出现负值；压力增大,分子动能加大,破坏亚稳状态的类液界面,孔内重新进入吸附质分子,吸附相密度增大,吸附由负变正,导致等温线二次上升,同时计算所得的压缩因子不一定适合有边界的流体,也会影响吸附等温线的二次上升。经过计算证明,近临界区存在多分子层吸附,随着温度升高,转变为单分子层吸附,现象与孔结构无关。　　 阳离子对沸石吸附行为有三个影响因素:沸石上阳离子半径和数量的变化导致沸石笼有效空间体积变化；阳离子置换导致分子筛骨架变形,促进或堵塞氢分子进入；阳离子本身的性质影响气体的吸附行为。本文研究结果表明前两者影响较小,对同一类型的沸石结构,金属阳离子的氧化还原势能对其吸附行为起到决定作用。