氮气吸附脱附测量比表面积PPT格式课件下载.ppt

1、由于实际颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方法测定的是吸附质分子所能到达的颗粒外表面和内部通孔总表面积之法测定的是吸附质分子所能到达的颗粒外表面和内部通孔总表面积之和，如和，如图图：原原 理理n氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通过这种方法测定的比表面积我们称之为过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效等效”比表面积，所谓比表面积，所谓“等效等效”的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大横截面积来表征分子数量和分子

2、最大横截面积来表征。n实际实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理），通过不同理论模型计算出单层饱和吸附量（论模型计算出单层饱和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表），进而得出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积（Am），即可求出，即可求出被测样品的比表面积。计算公式如下：被测样品的比表面积。Page 5原原 理理Page 6nsg:被测样品比表面积被测样品比表面积（m2/g）Vm:标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（ml）Am:氮

3、分子等效最大横截面积（密排六方理论值氮分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am=0.162 nm2）W:被测样品质量（被测样品质量（g）N:阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数（6.02x1023）代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式测试测试方法分类方法分类n比表面积测试方法有两种分类比表面积测试方法有两种分类标准标准1.一一是根据测定样品吸附气体量多少方法的不同，可分为：连续流动是根据测定样品吸附气体量多少方法的不同，可分为：连续流动法、容量法及重量法，重量法现在基本上很少采用法、容量法及重量法，重量法现在基本上很少采用；2.再者再者是根据

4、计算比表面积理论方法不同可分为：直接对比法比表面是根据计算比表面积理论方法不同可分为：直接对比法比表面积分析测定、积分析测定、Langmuir法比表面积分析测定和法比表面积分析测定和BET法比表面积分析法比表面积分析测定等。同时这两种分类标准又有着一定的联系，测定等。同时这两种分类标准又有着一定的联系，直直接对比法只能接对比法只能采用连续流动法来测定吸附气体量的多少，而采用连续流动法来测定吸附气体量的多少，而BET法既可以采用连法既可以采用连续流动法，也可以采用容量法来测定吸附气体量。续流动法，也可以采用容量法来测定吸附气体量。Page 7测试方法分类测试方法分类n连续流动法连续流动法连续流动

5、法是相对于静态法而言，整个测试过程是在常压下进行，连续流动法是相对于静态法而言，整个测试过程是在常压下进行，吸附剂是在处于连续流动的状态下被吸附。连续流动法是在气相色谱原吸附剂是在处于连续流动的状态下被吸附。连续流动法是在气相色谱原理的基础上发展而来，藉由热导检测器来测定样品吸附气体量的多少。理的基础上发展而来，藉由热导检测器来测定样品吸附气体量的多少。连续动态氮吸附是以氮气为吸附气，以氦气或氢气为载气连续动态氮吸附是以氮气为吸附气，以氦气或氢气为载气,两种气体按一两种气体按一定比例混合，使氮气达到指定的相对压力，流经样品颗粒表面。定比例混合，使氮气达到指定的相对压力，流经样品颗粒表面。Pag

6、e 8测试方法分类测试方法分类n当样品管置于液氮环境下时，粉体材料对混合气中的氮气发生物理吸当样品管置于液氮环境下时，粉体材料对混合气中的氮气发生物理吸附，而载气不会被吸附，造成混合气体成分比例变化，从而导致热导附，而载气不会被吸附，造成混合气体成分比例变化，从而导致热导系数变化，这时就能从热导检测器中检测到信号电压，即出现吸附峰。系数变化，这时就能从热导检测器中检测到信号电压，即出现吸附峰。n吸附吸附饱和后让样品重新回到室温，被吸附的氮气就会脱附出来，形成饱和后让样品重新回到室温，被吸附的氮气就会脱附出来，形成与吸附峰相反的脱附峰。与吸附峰相反的脱附峰。Page 9测试方法分类测试方法分类n

7、吸附峰或脱附峰的面积大小正比于样品表面吸附的氮气量的多少，可吸附峰或脱附峰的面积大小正比于样品表面吸附的氮气量的多少，可通过定量气体来标定峰面积所代表的氮气量。通过测定一系列氮气分通过定量气体来标定峰面积所代表的氮气量。通过测定一系列氮气分压压P/P0下样品吸附氮气量，可绘制出氮等温吸附或脱附曲线，进而求下样品吸附氮气量，可绘制出氮等温吸附或脱附曲线，进而求出比表面积。通常利用脱附峰来计算比表面积出比表面积。通常利用脱附峰来计算比表面积。n特点特点：连续流动法测试过程操作简单，消除系统误差能力强，同时具：连续流动法测试过程操作简单，消除系统误差能力强，同时具有可采用直接对比法和有可采用直接对比

8、法和BET方法进行比表面积理论计算。方法进行比表面积理论计算。Page 10测试方法分类测试方法分类Page 11n容量法容量法n容量法中，测定样品吸附气体量多少是利用气态方程来计算。在容量法中，测定样品吸附气体量多少是利用气态方程来计算。在预抽真空的密闭系统中导入一定量的吸附气体，通过测定出样品吸脱预抽真空的密闭系统中导入一定量的吸附气体，通过测定出样品吸脱附导致的密闭系统中气体压力变化，利用气态方程附导致的密闭系统中气体压力变化，利用气态方程P*V/T=nR换算出换算出被吸附气体摩尔数变化。被吸附气体摩尔数变化。测试方法分类测试方法分类n直接直接对比法对比法n直接直接对比法比表面积分析测试

9、是利用连续流动法来测定吸附气体量，对比法比表面积分析测试是利用连续流动法来测定吸附气体量，测定过程中需要选用标准样品（经严格标定比表面积的稳定物质）。测定过程中需要选用标准样品（经严格标定比表面积的稳定物质）。并联到与被测样品完全相同的测试气路中，通过与被测样品同时进行并联到与被测样品完全相同的测试气路中，通过与被测样品同时进行吸附，分别进行脱附，测定出各自的脱附峰。吸附，分别进行脱附，测定出各自的脱附峰。Page 12测试方法分类测试方法分类n在相同的吸附和脱附条件下，被测样品和标准样品的比表面积正比于在相同的吸附和脱附条件下，被测样品和标准样品的比表面积正比于其峰面积大小。计算公式如下其峰

10、面积大小。Sx：被测样品比表面积：被测样品比表面积 S0：标准样品比表面积，：标准样品比表面积，Ax：被测样品脱附峰面积：被测样品脱附峰面积 A0：标准样品脱附：标准样品脱附峰面积峰面积Wx：被测样品质量：被测样品质量 W0：标准样品质量：标准样品质量Page 13测试方法分类测试方法分类n优点：无需实际标定吸附氮气量体积和进行复杂的理论计算即可求得优点：无需实际标定吸附氮气量体积和进行复杂的理论计算即可求得比表面积；测试操作简单，测试速度快，效率比表面积；测试操作简单，测试速度快，效率高高n缺点缺点：当标样和被测样品的表面吸附特性相差很大时，如吸附层数不：当标样和被测样品的表面吸附特性相差很

11、大时，如吸附层数不同，测试结果误差会较大同，测试结果误差会较大。直接。直接对比法仅适用于与标准样品吸附特性对比法仅适用于与标准样品吸附特性相接近的样品测量，由于相接近的样品测量，由于BET法具有更可靠的理论依据，目前国内外法具有更可靠的理论依据，目前国内外更普遍认可更普遍认可BET法比表面积测定。法比表面积测定。Page 14测试方法分类测试方法分类nBET比表面积测定比表面积测定法法nBET理论计算是建立在理论计算是建立在Brunauer、Emmett和和Teller三人从经典统计三人从经典统计理论推导出的多分子层吸附公式基础上，即著名的理论推导出的多分子层吸附公式基础上，即著名的BET方程

12、方程：P:吸附质分压吸附质分压 P0:吸附剂饱和蒸汽压吸附剂饱和蒸汽压V:样品实际吸附量样品实际吸附量 Vm:单层饱和吸附量单层饱和吸附量C：与样品吸附能力相关的常数：与样品吸附能力相关的常数Page 15测试方法分类测试方法分类n由上式可以看出，由上式可以看出，BET方程建立了单层饱和吸附量方程建立了单层饱和吸附量Vm与多层吸附量与多层吸附量V之间的数量关系，为比表面积测定提供了很好的理论基础之间的数量关系，为比表面积测定提供了很好的理论基础。nBET方程是建立在多层吸附的理论基础之上，与许多物质的实际吸附方程是建立在多层吸附的理论基础之上，与许多物质的实际吸附过程更接近，因此测试结果可靠性

13、更高。实际测试过程中，通常实测过程更接近，因此测试结果可靠性更高。实际测试过程中，通常实测3-5组被测样品在不同气体分压下多层吸附量组被测样品在不同气体分压下多层吸附量V，以，以P/P0为为X轴轴，为为Y为为Y轴轴，由，由BET方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率和截距，从方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率和截距，从而求得而求得Vm值计算出被测样品比表面积。值计算出被测样品比表面积。Page 16测试方法分类测试方法分类Page 17特点：特点：BET理论与物质实际吸附过程更接近，可测定样品范围广，测试结果准理论与物质实际吸附过程更接近，可测定样品范围广，测试结果准确性和可信度高，特别适合科研及生产单位使用。确性和可信度高，特别适合科研及生产单位使用。谢谢关注谢谢关注Page 18