氣體吸附氮?dú)馕椒ū缺砻娣e測(cè)定

1、氣體吸附（氮?dú)馕椒ǎ┍缺砻娣e測(cè)定比表而積分析測(cè)試方法有多種，其中氣體吸附法I大I其測(cè)試原理得科學(xué)性，測(cè)試過(guò)程得可靠性，測(cè)試結(jié)果得一 致性，在國(guó)內(nèi)外補(bǔ)行各業(yè)中被廣泛采用，并逐漸取代了其它比表而積測(cè)試方法，成為公認(rèn)得最權(quán)威比表浙積測(cè) 試方法。許多國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織都已將氣體吸附法列為比表而枳測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),如美國(guó)ASTM得D 3037,國(guó)際I SO 標(biāo)準(zhǔn)組織得 IS 0 一 9277 （Dete r m i nation of thespecificsurf a ce ar c a of s o lid by gas adsorption-BET method）。我國(guó)比表面積測(cè)試有許女行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其中垠具代表

2、性得就是國(guó)標(biāo)GB/T 1 9587- 2 0 04氣體吸附BET法測(cè)定固體物質(zhì)比表而枳。人氣體吸附法測(cè)定比表面積原理,就是依 據(jù)氣體在固體表面得吸附特性，在一定得壓力下，被測(cè)樣品顆粒（吸附劑）表面在超低溫下對(duì)氣體分子（吸附質(zhì)） 具有可逆物理吸附作用,并對(duì)應(yīng)一定壓力存在御定得平衡吸附呆.通過(guò)測(cè)定出該平衡吸附址,利用理論模型 來(lái)等效求岀被測(cè)樣品得比表面積、由于實(shí)際顆粒外表而得不規(guī)則性，嚴(yán)格來(lái)講,該方法測(cè)定得就是吸附質(zhì)分 子所能到達(dá)得顆粒外表面與內(nèi)部通孔總表面積之與，如圖所示意位宜.氮?dú)庖蚱湟撰@得性與良好得可逆吸附特性，成為最常用得吸附質(zhì)。通過(guò)這種方法測(cè)定得比表浙積我們 稱之為“等效”比表而枳，所謂

3、“等效得概念就是指:樣品得比表面枳就是通過(guò)其表面密排包覆（吸附）得氮?dú)夥?子數(shù)雖:與分子最大橫截面積來(lái)表征。實(shí)際測(cè)定出氮?dú)夥肿釉跇悠繁砻嫫胶怙柵c吸附®（V）f通過(guò)不同理論模 型計(jì)算出爪層飽與吸附量（Vm）,進(jìn)而得出分子個(gè)數(shù)採(cǎi)用表面密排八方模型計(jì)算出氮?dú)夥肿拥刃ё畲髾M截面 積（Am）,即可求岀被測(cè)樣品得比表血枳。計(jì)算公式如下：Sg:被測(cè)樣品比表面枳（nU/g） >Vm:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氮?dú)夥肿尤语柵c吸附雖（ml） >Am:氮分子等效報(bào) 大橫截面積（密排六方理論值A(chǔ)m = 0o 162 nm 2）W:被測(cè)樣品質(zhì)ft（g） aN:阿佛加徳羅常數(shù)（6、02x10呵鼻代入上述數(shù)據(jù)，得到

4、氮吸附法汁算比表面積 得基木公式：由上式可瞧出，準(zhǔn)確測(cè)定樣品表面單層飽與吸附SVm就是比表血積測(cè)定得關(guān)鍵。M測(cè)試方法分類A比表而積測(cè)試方法有兩種分類標(biāo)準(zhǔn)。一就是根據(jù)測(cè)定樣品吸附氣體雖女少方法得不同，可分為:連續(xù)流動(dòng) 法、容量法及繭量法憑錄法現(xiàn)在基木上很少采用;再者就是根據(jù)計(jì)算比表面枳理論方法不同町分為:直接對(duì) 比法比表面積分析測(cè)定、L a ngmuir法比表面積分析測(cè)定與BET法比表面積分析測(cè)定等、同時(shí)這兩種 分類標(biāo)準(zhǔn)又有著定得聯(lián)系直接對(duì)比法只能采用連續(xù)流動(dòng)法來(lái)測(cè)定吸附氣體雖得多少，而B(niǎo)ET法氐町以采 用連續(xù)流動(dòng)法，也可以采用容址法來(lái)測(cè)定吸附氣體雖。其關(guān)系如圖所示.讓表五積測(cè)X方法今類 1吸附

5、量測(cè)定方法重量法比表面積測(cè)試方法分類連續(xù)流動(dòng)法連續(xù)流動(dòng)法就是和對(duì)于靜態(tài)法而言，整個(gè)測(cè)試過(guò)程就是在常侏下進(jìn)行，吸附劑就是在處于連續(xù)流動(dòng)得狀態(tài) 下被吸附。連續(xù)流動(dòng)法就是在氣相色譜原理得基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái),藉由熱導(dǎo)檢測(cè)器來(lái)測(cè)定納米樣品吸附氣體 雖得篡少。連續(xù)動(dòng)態(tài)氮?dú)馕椒ň褪且缘獨(dú)鉃槲綒?，以抵氣或氫氣為載氣，兩種氣體按一定比例混合，使氮 氣達(dá)到指定得相對(duì)壓力，流經(jīng)樣品顆粒表而。和樣品管宜于液氮環(huán)境下時(shí)，粉體材料對(duì)混合氣中得氮?dú)獍l(fā)生 物理吸附，而載氣不會(huì)被吸附，適成混合氣體成分比例變化，從而導(dǎo)致熱導(dǎo)系數(shù)變化，這時(shí)就能從熱導(dǎo)檢測(cè)器中 檢測(cè)到信號(hào)電壓，即岀現(xiàn)吸附峰。吸附飽與后讓樣品重新回到室溫,被吸附得氮?dú)?/p>

6、就會(huì)脫附岀來(lái)，形成與吸附 峰相反得脫附峰。吸附峰或脫附峰得面積大小正比于樣品表而吸附得氮?dú)怆m得女少,可通過(guò)定址氣體來(lái)標(biāo) 定峰面積所代表得氮?dú)庵?。通過(guò)測(cè)定一系列氮?dú)夥謮篜/P下樣品吸附氮?dú)怆m,可繪制岀氮等溫吸附或脫附 曲線,進(jìn)而求出比表面枳。通常利用脫附峰來(lái)汁算比表面積。特點(diǎn):連續(xù)流動(dòng)法測(cè)試過(guò)程操作簡(jiǎn)單,消除系統(tǒng)誤差能力強(qiáng)，同時(shí)具有可采月直接對(duì)比法與bet比表面積法 進(jìn)行比表面枳理論汁算。容量法容址法（靜態(tài)容址法）中，測(cè)定樣品吸附氣體雖笫少就是利用氣態(tài)方程來(lái)汁算。在預(yù)抽真空得密閉系統(tǒng)中 導(dǎo)入一定雖得吸附氣體，通過(guò)測(cè)定出樣品吸脫附導(dǎo)致得密閉系統(tǒng)中氣體壓力變化,利用氣態(tài)方程P*V/T= nR換算出被

7、吸附氣體摩爾數(shù)變化。直接對(duì)比法直接對(duì)比法比表面枳分析測(cè)試就是利用連續(xù)流動(dòng)法來(lái)測(cè)定吸附氣體雖，測(cè)定過(guò)程中需婆選用標(biāo)準(zhǔn)樣品 （經(jīng)嚴(yán)格標(biāo)定比表面積得穩(wěn)定物質(zhì)）、并聯(lián)到與被測(cè)樣品完全相同得測(cè)試氣路中，通過(guò)與被測(cè)樣品同時(shí)進(jìn)行吸 附，分別進(jìn)行脫附，測(cè)定出各自得脫附峰。在相同得吸附與脫附條件下，被測(cè)樣品與標(biāo)準(zhǔn)樣品得比表面枳正比 于其峰面枳大小。汁算公式如下：Sx:被測(cè)樣品比表面枳S。:標(biāo)準(zhǔn)樣品比表而積，丄Ax：被測(cè)樣品脫附峰而枳A。:標(biāo)準(zhǔn)樣品脫附峰而枳，Wx:被測(cè)樣品質(zhì)址Wo：標(biāo)準(zhǔn)樣品質(zhì)址。亠優(yōu)點(diǎn):無(wú)需實(shí)際標(biāo)定吸附氮?dú)怆m休積與進(jìn)行復(fù)雜得理論訃算即可求得比表面積;測(cè)試操作簡(jiǎn)單，測(cè)試速度快， 效率高、缺點(diǎn)沾標(biāo)樣

8、與被測(cè)樣品得表而吸附特性相差很大時(shí)，如吸附層數(shù)不同，測(cè)試結(jié)果誤差會(huì)較大.鼻直接對(duì)比法 僅適用于與標(biāo)準(zhǔn)樣品吸附特性相接近得樣品測(cè)雖，由于BET法具有吏可靠得理論依據(jù),目前國(guó)內(nèi)外更普遍認(rèn) 可BET法比表面積測(cè)定。BET比表面積測(cè)定法BET理論計(jì)算就是建立在Brunau er> Emme 11與Teller三人從經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論推導(dǎo)出得女分子層吸附 公式基礎(chǔ)上,即著名御BET方程：P：吸附質(zhì)分斥Po：吸附劑飽與蒸汽樂(lè)V：樣品實(shí)際吸附量V.:氓層飽與吸附雖AC:與樣品吸附能力相關(guān)得常數(shù)由上式可以瞧出,BET方程建立了巾層飽與吸附雖Vm與女層吸附雖V之間得數(shù)址關(guān)系，為比表面枳測(cè)定提 供了很好得理論基礎(chǔ)

9、。亠BET方程就是建立在多層吸附得理論基礎(chǔ)之上，與許多物質(zhì)得實(shí)際吸附過(guò)程更接 近，因此測(cè)試結(jié)果可靠性更高 實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，通常實(shí)測(cè)3-5組被測(cè)樣品在不同氣體分斥下多層吸附雖 V,以P/P 0為X軸，為Y軸川I BET方程做圖進(jìn)行線性擬合，得到直線得斜率與截距，從而求得Vm值計(jì)算 出被測(cè)樣品比表面積。理論與實(shí)踐表明,、"iP/PO取點(diǎn)在0. 05-0. 35范嗣內(nèi)時(shí),BET方程與實(shí)際吸附 過(guò)程相吻合，圖形線性也很好,因此實(shí)際測(cè)試過(guò)程中選點(diǎn)需在此范鬧內(nèi)。由于選取f 35組P/PO進(jìn)行測(cè)定, 通常我們稱之為多點(diǎn)BET十被測(cè)樣品得吸附能力很強(qiáng)，即C值很大時(shí),直線得截距接近于零，可近似認(rèn)為 直

10、線通過(guò)原點(diǎn)，此時(shí)可只測(cè)定一組P/PO數(shù)據(jù)與原點(diǎn)相連求岀比表血積，我們稱之為單點(diǎn)BETo與女點(diǎn)BET 相比，的點(diǎn)BET結(jié)果誤差會(huì)大一些.若采用流動(dòng)法來(lái)進(jìn)行BET測(cè)定，測(cè)雖系統(tǒng)需具備能精確調(diào)節(jié)氣體分圧P/PO得裝迓，以實(shí)現(xiàn)不同P/PO下吸 附雖測(cè)定。對(duì)于每一點(diǎn)P/PO下BET吸脫附過(guò)程與直接對(duì)比法相近似，不同得就是BET法需標(biāo)定樣品實(shí)際 吸附氣體量得體積大小，而直接對(duì)比法則不需要。特點(diǎn):BET理論與物質(zhì)實(shí)際吸附過(guò)程更接近,可測(cè)定樣品范鬧廣，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性與可信度島,特別適合科研 及生產(chǎn)爪位使用。A孔徑（孔隙度）分布測(cè)定氣體吸附法孔徑（孔隙度）分布測(cè)定利用得就是毛細(xì)凝聚現(xiàn)象與休積等效代換得廉理M以被測(cè)幾中充滿得液 氮量等效為孔得體積°吸附理論假設(shè)孔御形狀為圓柱形管狀，從而建立毛細(xì)凝聚模型、由毛細(xì)凝聚理論可 知，在不同得P/P I）下，能夠發(fā)生毛細(xì)凝聚得孔徑范困就是不一樣得，隨若p / P0值増大，能夠發(fā)生凝聚得孔 半徑也隨之増大。對(duì)應(yīng)于一定得P/P 0值，存在一臨界孔半徑R k，半徑小于Rk得所有孔皆發(fā)生毛細(xì)凝聚, 液氮在其中填充，大于Rk得孔皆不會(huì)發(fā)生毛細(xì)凝聚,液氮不會(huì)在其中填充。臨界半徑可由凱爾文方程給出 了：Rk稱為凱爾文半徑，它完全取決于相對(duì)壓力P/P0o凱爾文公式也可以理解為對(duì)于已發(fā)生凝聚得孔壓力 低于一定得P/PO時(shí)，半徑大于Rk得孔中凝聚液