BET法测定固体物质的比表面

1、一 BET实验原理BET法测泄比表而是以氮气为吸附质，以氮气或氢气作载气，两种气体按一泄比例混 合，达到指立的相对压力，然后流过固体物质。当样品管放入液氮保温时，样品即对混合气 体中的氮气发生物理吸附，而载气则不被吸附。这时屏幕上即出现吸附稣。当液氮被取走时, 样品管重新处于室温，吸附氮气就脫附出来，在屏幕上出现脱附峰°最后在混合气中注入已 知体积的纯氮，得到一个校正峰。根据校正邮和脱附睥的峰而积，即可算出在该相对压力下 样品的吸附量。改变氮气和载气的混合比，可以测出几个氮的相对压力下的吸附量，从而可 根据BET公式汁算比表面。BET公式：(9-1)P1. (C-l) p*V(Po-

2、P)JC vtnc 內 式中，P氮气分压，(Pa)Po吸附温度下液氮的饱和蒸气压，(Pa)V,样品上形成单分子层需要的气体量，(mL)V被吸附气体的总体积，(mL)(C-1),由此可得:(9-2)C与吸附有关的常数*以 一对上-作图可得一直线，英斜率为V(几-P)几1斜率+截距若已知每个被吸附分子的截而积,可求出被测样品的比表而，即:(9-3)式中，S&被测样品的比表而，m2/gM阿佛加得罗常数，人“一一被吸附气体分子的截而积，(nm) 2W被测样品质量，g；BET公式的适用范用为："加=0.050.35,这是因为比压小于0.05时，压力大小建立不 起多分子层吸附的平衡，甚至

3、连单分子层物理吸附也还未完全形成。在比压大于0.35时， 由于毛细管凝聚变得显著起来，因而破坏了吸附平衡。二BET方程适用范围：BET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V,以P/PO为X轴，为Y轴，由BET方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率和 截距，从而求得Vm值汁算出被测样品比表而积。理论和实践表明，当P/PO取点在0.05-0.35 范囤内时，BET方程与实际吸附过程相吻合，图形线性也很好，因此实际测试过程中选点 需在此范圉内。由于选取了 3-5组P/PO进行测

4、定，通常我们称之为多点BET.当被测样品的吸附能力很强，即c值很大时，直线的截距接近于零，可近似认为直线通过原点，此时 可只测左一组P/PO数据与原点相连求出比表而积，我们称之为单点BET。与多点BET相比, 单点BET结果误差会大一些。若采用流动法来进行BET测立，测量系统需具备能精确调节 气体分压P/PO的装置，以实现不同P/PO下吸附疑测泄。对于每一点P/PO下BET吸脱附过 程与直接对比法相近似，不同的是BET法需标泄样品实际吸附气体量的体积大小，而直接 对比法则不需要。三BET流动色谱法测定催化剂比表面积原理：色谱法测固体比表而积是以氮为吸附质、以氢气或氧气作为载气，二者按一泄的比例

5、通 入样品管，当装有待测样品的样品管浸入液氮时，混合气中的氮气被样品所吸附，而载气不 被吸附，HC-N2混气或H2-N2混气的比例发生变化。这时在记录仪上即出现吸附峰。种 气体的导热系数不尽相同，氢和氮的导热系数比氮要大得多，具体齐种气体的导热系数如下 表：气体组分H2HeNe02n2导热系数 Cal/cm*sec*°C *10539.733.610.875.75.66同样，在随后的每个样品解吸过程中，被吸附的N2又释放出来。氮、氨气体比例的变 化导致热导池与匹配电阻所构成的惠斯登电桥中A、B二端电位失去平衡，计算机通过采样 板将它记录下来得到一个近似于正态分布的电位一时间曲线，称为

6、脱附峰。最后在混合气中 注入已知体积的纯氮，得到一个校正U金根据校正U金和脱附峰的峰而积，即可计算在该相对 压力下样品的吸附量。改变氮气和载气的混合比，可以测出几个氮的相对压力下的吸附量， 从而可据BET公式计算表而积。四测定步骤：(1 )样品的称量在测左表面积时应按常规注意取样的代表性。样品经noeC烘干后，称取重量(W克), 装入样品管底部。应当注意样品上而要有空间，不要象色谱柱那样堵塞底部。(2) 样品的处理打开载气He,流速约50亳升/分，将盛有液N?的保温瓶套到冷阱上，同时将样品加热到适当温 度，在保持样品孔结构不变的情况下有较好的除气效果(一般在200-C )，用载气吹扫半小时 后

7、停止加热冷至室温。(3) 调节载气流速为30 40亳升/分。待流速稳左后，用皂沫流速计精确测左英流速RH(亳 升/分)。以后在整个测定中，载气流速必须保持不变。(4) 调节Nh流速(约为5-10毫升/分)，待流速稳泄，两种气体混合均匀后，用皂沫流 速计精确测泄2和He混合气的总流速RT(亳升/分)。由此可以求出N:的流速及根据大气 压计算出2的分压。(5) 气体流通后即可将热导池接通，稳泄电压调至24伏，工作电流10 0亳安。开动记录仪，将记录笔调至中间，如果基线是稳左的，则表明气体已混合均匀，这样即可将液N: 保温瓶套到样品管上,由于在低温下样品对N2发生物理吸附而载气(He)不吸附，在记录

8、纸 上出现一个2的吸附峰(图3A)。(6 )在一立N?分压下，当吸附达到平衡时，混合气组成又恢复到原状，因此，记录笔又回到原 来的 基 线 ，这时 将液N2移走，样品恢复到室温，样品表而所吸附的N2迅速脱附出来在记录纸上岀现一个与吸附峰 相反的脱附峰（图3 B ），当记录笔再回基线表明脱附完毕。此时即可算岀脱附峰的而积A.（7 ）脫附完毕后，转动平而六通阀K往系统中注入已知体积的纯N2。记录纸上即记下标准样 的峰（图3C）,同样求出标样峰的面积A标。（8）以上完成了一个N:平衡压力下的吸附疑的测左。同样徴变N?流速（每次较前次增加约 3亳升/分）使相对压力P/P不要超过0.3 5,按步骤4 一 7,如是重复测左2 一 3次即完成了 一个样品的测定试验。（9）记录实验时大气压及室温，并用氧蒸气压力讣测定