BET容量法测定吸附剂比表面积.pdf

BET 容量法测定吸附剂比表面积 一、 前言 1.1 意义 固体有一定的几何外形，借通常的仪器和计算可以比较方便地求得其表面积。然而一 旦涉及粉末或多孔性物质，表面积的测定就会变得困难。它们不仅具有不规则的外表面， 还有复杂的内表面，我们无法通过传统的手段对其进行测量。然而，比表面积是吸附能力 的一个重要影响因素，一般比表面积大、活性大的多孔物，吸附能力强。我们要研究一种 多孔物质的吸附能力，就必须能够测定其比表面积。于是多孔物比表面积的测量，无论在 科研还是工业生产中都具有十分重要的意义。我们学习多孔物质比表面积的 BET 容量法测 定，对于我们了解多孔物质的性质、利用好多孔物质的强大吸附能力都有好处。 1.2 前期工作 BET 是三位科学家名字的简称，这三位科学家分别是布鲁诺（Brunauer）、埃麦特 （Emmet）和泰勒（Teller ）。他们在 1938 年在朗缪尔（Langmuir）方程的基础上提出的描 [1] 述多分子层吸附理论的方程，被称为 BET 方程。 其后，有不少研究人员对于理想 BET 方程作出了改进，如 Kim S K 和 Oh B K 两人在 [2] [3] 1968 年提出的 Kim-Oh 改进式 、霍布森（Hobson）于 1969 年提出的 Hobson 半经验式 [4] 以及 1976 年 Jaroniec 和 Sokolowski 的能量分布式 等。 在吸附实验的基础上，现代科技很好地推动了比表面积测定的发展。目前，已经有相 当自动化的比表面积测定仪器可供使用。实验中，我们也是使用了自动化的现代仪器进行 实验的。 [5] 二、 实验原理 2.1 比表面积的定义 比表面积（specific surface area ）是指单位质量物料所具有的总面积，分外表面积、内 2 -1 表面积两类。单位是 m ·g 。 2.2 BET 测定比表面积 BET 法的原理是物质表面（颗粒外部和内部通孔的表面）在低温下发生物理吸附，目 前被公认为测量固体比表面的标准方法。 BET 理论依据的物理模型假设吸附是按多层方式进行，不等第一层吸满就可有第二层 吸附，第二层上又可能产生第三层吸附，吸附平衡时，各层达到各层的吸附平衡时，测量 平衡吸附压力和吸附气体量。所以吸附法测得的表面积实质上是吸附质分子所能达到的材 料的外表面和内部通孔总表面之和。 提出两项基本假设： ①固体表面是均匀的，自由表面对所有分子的吸附机会相等，分子的吸附、脱附不受 其他分子存在的影响； ②固体表面与气体分子的作用力为范德华引力，因此在第一吸附层之上还可以进行第 二层、第三层等多层吸附。当吸附达到平衡时，每一层的形成速度与破坏速度相等。 由此有 BET 吸附方程为： PP C1 1 0 PP  V 1PP VC  0 VC 0 m m 式中：V为气体吸附量，V 为单分子层饱和吸附量，P为吸附质压力，P为吸附质 m 0 饱和蒸气压，C为常数，与样品吸附能力相关。 理论和实践表明，当 P/P0 取点在 0.05-0.35 范围内时，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围内。由于选取了 3