色谱法测定固体催化剂表面积

bet容量法测定固体比表面积大学物理的许多实验之一是Bet容量法测定固体比表面积，其目的是确定一种固体材料中单位体积内分子在液体相中可以比其在固态中更多地暴露出表面积。

Bet容量法按照贝特（Bet）公式来确定介观结构的毛细参数，然后根据毛细参数来测定比表面积。

贝特公式的原理是当一种物质以液态形式存在时，它的孔隙越大，其物质的比表面积就会越大。

一般来说，用Bet容量法测定固体比表面积的实验包括以下步骤：首先，将样品在气相色谱（GC）中测定它的型号；其次，将样品移植到实验室中，利用毛细仪移植，或者在实验室中用手工单元滤空测定样品的孔径大小；然后，以固体温度为30°C，以温度补偿形式测定样品的比表面积和孔径大小，将温度补偿的值与刚才测出的型号值比较，若相等则测定固体比表面积完成。

贝特公式除了用于测定固体比表面积外，还可用于测定液体和气体比表面积。

在液态和气态中，物质的分子随着温度的升高而扩散，使空隙得以增大，从而增加了比表面积。

因此，贝特公式用于测定液体和气体比表面积，实验步骤与测定固体比表面积步骤基本相同，不同的是在液态时，样品的毛细参数不会受温度的影响，而在气态时，它们会受温度影响。

贝特公式是一项重要的技术，可克服传统技术在不同温度下测量比表面积的困难。

它的计算公式简洁，可以精确地获得比表面积的数值，因此可以帮助我们对固体材料的孔径大小和比表面积有更好的理解。

贝特容量法测定固体比表面积在催化剂研究、催化剂反应机理研究、活性中间体制备及其分离纯化、金属表面复合物研究等方面都有着重要应用。

它可以帮助我们更轻松地理解固体材料的构造及其相关反应。

总之，Bet容量法对测定固体比表面积具有重要意义，它能够帮助我们更好地理解固体材料的孔径大小和比表面积。

除了测定固体比表面积外，贝特容量法还可用于测定液体和气体比表面积，同时也有着重要应用前景。

实验十六流动吸附色谱法测定催化剂的比表面积实验十六流动吸附色谱法测定催化剂的比表面积一( 实验目的1(明确固体催化剂比表面积测试的意义。

2(熟悉装置，了解吸附原理，掌握测试方法。

3(掌握流动吸附色谱法计算面积的方法——B?E?T计算法。

二(实验原理测定表面积是根据气体吸附理论来进行的，吸附量的测定方法有静态的BET法(重量法、容量法)和流动的气相色谱法，色谱法的特点是不需要真空装置，方法简单、迅速、安全。

该法所用的流动气体是一种吸附质与一种惰性气体的混合物，通常采用氮气作为吸附质，氦气作载气。

由于条件限制，本实验采用氮气作吸附质，氢气作载气，氮气、氢气以一定比例混合，达到一定的相对压力，然后流经样品，当样品放入盛有液氮的保温瓶里冷却时，样品对混合气中的氮气发生物理吸附，而不吸附氢气，吸附气体量与试样表面积成正比，当吸附达到平衡时，除去液氮，温度升高。

氮气又从样品声脱附而出，混合气体的浓度变化用热导池检测器记录下来，由脱附峰与已知的一定氮气量出的标准峰面积比(直接标定)，即可计算出此氮气分压下的吸附量。

按照B?E?T式计算单分子层饱和吸附量，从而求出催化剂表面积。

三( 实验装置实验装置如图16-1所示:图16-1 流动吸附色谱法测定催化剂比表面积流程示意图1—氮气、氢气钢瓶;2—减压阀;3—净化器;4—稳流阀;5—转子流量计;6—混合器;7—1号冷阱;8—热导池;9—恒温箱;10—标准六通阀;11—2号冷阱;12—皂沫流量计;13—平衡电桥;14—XWC—100型电子电位差计;四( 操作步骤1(样品称量样品经110?干燥后，装入样品管，精确称取0.0300~0.0800克(根据样品表面积大小而异)，然后把它装到测定仪的样品管接口上(为防止药品进入仪器，管口用药棉堵上)。

2(测试液氮的饱和蒸汽压Ps。

由于每次实验时温度和大气压都是不同的，加上液氮在存放和使用过程中不断地挥发和空气的冷凝，温度有所变化，导致液氮饱和蒸汽压Ps的改变，因此，每次实验都必须测定当时的液氮饱和蒸汽压，本实验用氧蒸汽温度计测定液氮的实际温度，然后再利用蒸汽压和温度的关系曲线，查得液氮的饱和蒸汽压Ps。

6.2 催化剂宏观物性及其测定 宏观物性：组成催化剂的各粒子或粒子聚集体的大小、形状与孔隙结构所构成的体积、形状及大小分布的特点，以及与此有关的传递特性及机械强度等。

了解和测定宏观物性的重要性：宏观物性对降低催化剂装运过程中的损耗，满足各类反应器操作中流体力学因素的要求十分重要，且直接影响催化反应的动力学过程。

6.2.1 催化剂的表面积及其测定1． 表面积与活性 一般地，表面积愈大，催化剂的活性愈高。

某些情况下，活性与比表面积成正比关系（例，硅酸铝催化剂上进行的烃类裂解。

）催化剂表面积测定的重要性，探寻催化剂活性改变的原因，以便开发或改进催化剂。

2． 比表面测定原理比表面测定方法很多，各有优缺点。

常用吸附法：化学吸附法及物理吸附法。

前者是通过吸附质对多组分固体催化剂进行选择吸附而测定各组分的表面积；后者是通过吸附质进行非选择性吸附来测定比表面积。

物理吸附法又分为BET 法及气相色谱法两类，两类测定法原理均以BET 公式为基础。

原理如下：1） 实验求出吸附等温线（P —V 数据）2） 在相对压力（P/ P 0）0.05-0.35范 围内, 以V 1)(0P P P-为纵坐标,以P/P 0为横坐标作图, 得BET 方程的直线图象。

3） 利用BET 方程: 表示在吸附物正常沸点附近的吸附等温线为V 1)(0P P P -=01P P C V C m⋅-+C V m1（Brunauer, Emmett, Teller 提出）式中，V —平衡吸附量 ml （标准态）或mgV m —形成单分子层时的吸附量 P —平衡压力 mmHgP 0—实验温度下，吸附质饱和蒸汽压C —给定物系，给定温度下的常数求得V m , 截距斜率+=1m V .4) 求出单分子层中吸附质的分子数N m有 0104.223N N m V m ⨯=⨯(V m 为体积) N 0—阿佛加德罗常数6.02×1023分子/克分子 或, 0N N MV m m ⨯=(V m 为重量)M — 吸附质分子量 (mg)5) 表面积 S=N m ×AA — 吸附质分子的截面积Å2比表面积: S g =GA N m 2010-⨯⨯(m 2/g)G —催化剂试样重量(g)该法常用氮、甲醇、苯、正丁烷等为吸附质，它们的分子截面积如下：H 2O 14.8, N 2 16.2, CH 3OH 25, n-C 4H 10 56.6, C 6H 6 40（Å2）。

催化科学实验实验一孔性物质吸附等温线的测定一．实验目的1．掌握真空吸附重量法测定吸附等温线的实验技术。

2．了解真空体系的获得，以及测量体系真空度的方法。

二．实验原理气体或蒸汽分子同具有洁净表面的孔性物质接触，有部分气体或蒸汽分子会附着或结合在孔性物质的表面，使得气固二相界面上气体分子的浓度富集，对定量气体而言，在定容条件下可观察到气体压力的降低，而在定压条件下，便有体积的缩小，这种现象通常称为吸附。

被吸附的气体称为吸附物或吸附质，吸附气体分子的固体称为吸附剂。

吸附质分子与吸附剂表面的相互作用力的性质不同，可把吸附作用分为两类，一类是物理作用力，即分子间范德瓦尔力引起的，称为物理吸附，它和蒸汽的凝聚很相似，不论在任何同类或不同类分子间都存在，所以吸附作用是非选择性的，而且往往是多层吸附。

另一类是吸附质被吸附后，吸附分子预期表面形成化学键，称为化学吸附，它类似于化学反应，因此只能在特定的吸附质与吸附剂之间进行，故具有选择性，且是单分子层吸附。

在指定的温度和压力下，吸附平衡时，吸附剂吸附气体(或蒸汽)的量与吸附剂的结构、化学组成以及吸附质分子的化学、物理性质都有关系，对于给定的吸附剂与吸附质体系，吸附平衡时，单位重量吸附剂对吸附质的吸附量w，则是吸附温度T、吸附质的压力P的函数:w=f (T·p)若吸附温度保持不变，则吸附量只是与吸附质的压力有关，随着p的增大，w值增加，当w不再随着p的增加而增加时，该吸附量称为饱和吸附量。

这种关系曲线称为吸附等温线。

由于孔性物质对吸附质具有吸附性能，我们可以使用不同大小的吸附质分子作为“码尺分子”来测定晶体物质的孔径大小（对无定形固体，由于其孔径大小不一，只能测其孔径分布），根据晶体物质对各种“码尺分子”是否吸附来确定其孔径范围，可从被具有最大直径的吸附质分子来判断晶体物质的孔径大小。

在测定吸附量时，首先要对吸附剂表面进行处理，也就是要应用真空技术不断地抽空，同时加热样品以获得洁净的表面。

用最广。
三、催化剂的宏观物理性质测定
工业催化剂或载体是具有发达孔系和一定内外表面的颗粒集合体。 若干晶粒聚集为大小不一的微米级颗粒(Particle)。实际成形催化剂的颗 粒或二次
粒子间，堆积形成的孔隙与 晶粒内和晶粒间微孔，构成 该粒团的孔系结构(图3-5)。 若干颗粒又可堆积成球、条、 锭片、微球粉体等不同几何 外形的颗粒集合体，即粒团 (Pelet)。晶粒和颗粒间连接 方式、接触点键合力以及接 触配位数等则决定了粒团的 抗破碎和磨损性能。
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3.3.4.1催化剂比表面积的测定 催化剂比表面积指单位质量多孔物质内外表面积的总和，单位为m2/g。 有时也简称比表面。 对于多孔的催化剂或载体，通常需要测定比表面的两种数值。一种 是总的比表面，另一种是活性比表面。 常用的测定总比表面积的方法有：BET法和色谱法，测定活性比表面 的方法有化学吸附法和色谱法等。 1.BET法测单一比表面 经典的BET法，基于理想吸附（或称兰格缪尔吸附）的物理模型。假 定固体表面上各个吸附位置从
一般而言，衡量一个工业催化剂的质量与 效率，集中起来是活性、选择性和使用寿命
这三项综合指标。
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活性
指催化剂的效能(改变化学反应速度能力)的高低， 是任何催化剂最重要的性能指标。
选择性
用来衡量催化剂抑制副反应能力的大小。 这是有机催化反应中一个尤其值得注意的性能指标。
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机械强度
即催化剂抗拒外力作用而不致发生破坏的能力。 强度是任何固体催化剂的一项主要性能指标， 它也是催化剂其他性能赖以发挥的基础。
表征：常着眼于从综合的角度研讨工业催化剂各种物 理的、化学的以及物理化学的诸性能间的内在联系 和规律性，尤其是着眼于催化剂的活性、选择性、 稳定性等与其物理和物理化学性质问本质上的内在 联系和规律性。

1、催化剂定义催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。

2、催化剂活性、表示方法(1)活性定义：一般,指定条件下（压力、温度）一定量催化剂上的反应速率(来衡量)。

(2)表示方法:对于反应, ，速率3、催化剂选择性、表示方法(1)定义:当反应可以按照热力学上几个可能的方向进行时，催化剂可以选择性地加速其中的某一反应。

4、载体具有哪些功能和作用？8①分散作用，增大表面积，分散活性组分；②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损；④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性；⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。

5、催化剂选择考虑因素：选择性＞寿命＞活性＞价格工业催化剂：6、催化剂一般组成1）活性组份或称主催化剂2)载体或基质3)助催化剂7.催化剂分类按物相均一性：均相催化、多相催化、酶催化按作用机理：氧化还原催化，酸碱催化（离子型机理，生成正碳离子或负碳离子）配位催化：催化剂与反应物分子发生配位作用而使反应物活化。

按反应类型分类：加氢、脱氢、部分氧化、完全氧化、水煤气、合成气、酸催化、氯氧化、羰基化、聚合8、多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？（1）外扩散—扩散—化学吸附—表面反应—脱附—扩散—外扩散（2）物理过程—化学过程—物理过程9、吸附是如何定义的？物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？吸附：气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象。

固体表面吸附：物理吸附：作用力：van der Waals力静电力：具有永久偶极矩的分子间的静电吸引力诱导力：容易极化的分子被极性分子诱导产生的诱导偶极子和永久偶极子之间的作用力色散力：原子电子密度的瞬时诱导邻近原子产生偶极而致的两个瞬时偶极子之间的相互作用力化学吸附：作用力：价键力，形成化学键本质：二者不同在于其作用力不同，前者为德华力，后者为化学键力，因此吸附形成的吸附物种也不同，而且吸附过程也不同等诸多不同。

BET要求：（1）阐述BET 方程测定固体催化剂比表面积的原理；（2）BET 方程的压力适用范围（即相对压力p/p 0有何要求？）；（3）阐述BET 流动色谱法测定催化剂比表面积的原理；（4）详细阐述BET 流动色谱法测定比表面积的具体实验步骤；物理吸附的多分子理论是由Brunauar 、Emmett 和Teller 三人在1938年提出的。

其基本假设是：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。

经过数学推导，其基本等温式为：0)1(1)(p p C V C C V p p V p m m -+=- 其中，P ——吸附平衡时的压力，（Pa ）P 0——吸附气体在该温度下的饱和蒸气压，（Pa ）V m ——表面上上形成单分子层需要的气体体积，（mL ）V ——平衡压力为P 时的吸附量，（mL ）C ——与吸附有关的常数。

利用BET 方程测定固体比表面积的原理是建立在BET 方程之上的；根据BET 方程，利用低温下测定气体在固体上的吸附量和平衡分压值，将p /V(P 0-p)对P /P 0作图，可以得到一条直线，直线的斜率为（C-1）/CV m ，其截距为1/CV m ，因此可求出V m 和常数C ，可利用表表面积公式求得。

关于BET 方程的压力适用范围；通常为 p/p 0=0.05~0.35, 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。

但对于含微孔的粉体如活性炭等，其吸附能力很强，如果采用通常的BET 比表面测定方法，在分压0.05～0.35的范围中其线性很差，比表面数值偏小，而且吸附常数C 出现负值，研究认为，对于活性炭应该将BET 的线性部分修正到0.05～0.1压力范围，这时C 值转为正值，且BET 比表面值会逼近Langmuir 比表面值。

比表面积求算的方法及各种理论适用的条件及注意的问题1.催化剂的比表面积贝士德仪器：指单位质量多孔物质内外表面积的总和单位：m2/g2.对于多孔催化剂或载体：可测方法总的比表面积BET法、色谱法活性比表面积化学吸附法、色谱法3.BET吸附等温方程――贝士德仪器BET比表面（目前公认为测量固体比表面的标准方法）（2）常见测定气体吸附量的方法：1.贝士德仪器容量法测定比表面积是测量已知量的气体在吸附前后体积之差，由此即时算出被吸附的气体量。

在进行吸附操作前，要对催化剂样品进行脱气处理，然后进行吸附操作。

2.重量法重量法的原理是用特别设计的方法称取被摧化剂样品吸附的气体重量。

本法采用灵敏度高的石英弹簧秤，由样品吸附微量气体后的伸长直接测量出气体吸附量。

石英弹簧秤要预先校正。

除测定吸附量外，其他操作与容量法一致。

重量法能同时测量若干个样品(由样品管的套管数而定)，所以具有较高的工作效率。

但限于石英弹簧的灵敏度和强度，测量的准确度比容量法低得多，所以通常用于比表面积大于50m2样品的测定3.气相色谱法上述BET容量法和重量法，都需要高真空装置，而且在测量样品的吸附量之前，要进行长时间的脱气处理。

不久前发展的气相色谱法测量催化剂的比表面积，不需要高真空装置，而且测定的速度快，灵敏度也较高，更适于工厂使用。

色谱法测比表面积时，固定相就是被测固体本身(即吸附剂就是被测催化剂)，载气可选用Nz、Hz等，吸附质可选用易挥发并与被测固体间无化学反应的物质，如CeHe、CCld、CH：OH 等。

4.复杂催化剂不同比表面积的分别测定用上述基于物理吸附原理测定比表面积的方法，只能测定催化剂的总表面积，而不能测定不同组分(如活性金属)的比表面积。

因此，常常利用有选择性的化学吸附，来测定不同组分所占的表面积。

气体在催化剂表面上的化学吸附与物理吸附不同，它具有类似或接近于化学反应的性质，因而能对催化剂的某种表面有选择的能力。

没有一个适于测定各种不同催化剂成分表面积的通用方法，而是必须用实验来寻找在相同条件下只对某种组分发生化学吸附而对其他组分呈现惰性的气体，或者同一气体在这些组分上都能发生化学吸附，然而吸附的程度有所不同，也可以用于求得不同组分的表面积。

BET要求：（1）阐述BET 方程测定固体催化剂比表面积的原理；（2）BET 方程的压力适用范围（即相对压力p/p 0有何要求？）；（3）阐述BET 流动色谱法测定催化剂比表面积的原理；（4）详细阐述BET 流动色谱法测定比表面积的具体实验步骤；物理吸附的多分子理论是由Brunauar 、Emmett 和Teller 三人在1938年提出的。

其基本假设是：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。

经过数学推导，其基本等温式为：0)1(1)(p p C V C C V p p V p m m -+=- 其中，P ——吸附平衡时的压力，（Pa ）P 0——吸附气体在该温度下的饱和蒸气压，（Pa ）V m ——表面上上形成单分子层需要的气体体积，（mL ）V ——平衡压力为P 时的吸附量，（mL ）C ——与吸附有关的常数。

利用BET 方程测定固体比表面积的原理是建立在BET 方程之上的；根据BET 方程，利用低温下测定气体在固体上的吸附量和平衡分压值，将p /V(P 0-p)对P /P 0作图，可以得到一条直线，直线的斜率为（C-1）/CV m ，其截距为1/CV m ，因此可求出V m 和常数C ，可利用表表面积公式求得。

关于BET 方程的压力适用范围；通常为 p/p 0=0.05~0.35, 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。

但对于含微孔的粉体如活性炭等，其吸附能力很强，如果采用通常的BET 比表面测定方法，在分压0.05～0.35的范围中其线性很差，比表面数值偏小，而且吸附常数C 出现负值，研究认为，对于活性炭应该将BET 的线性部分修正到0.05～0.1压力范围，这时C 值转为正值，且BET 比表面值会逼近Langmuir 比表面值。

1.2比表面测试单位重量催化剂所具有的表面积称为比表面，其中具有活性的表面称活性比表面，也称有效比表面。

尽管催化剂的活性、选择性以及稳定性等主要取决于催化剂的化学结构，但其在很大程度上也受到催化剂的某些物理性质如催化剂的表面积的影响。

一般认为，催化剂表面积越大，其上所含有的活性中心越多，催化剂的活性也越高。

因此，测定、表征催化剂的比表面对考察催化剂的活性等性能具有很大的意义和实际应用价值。

催化剂的表面积针对反应来说可以分为总比表面和活性比表面，总比表面可用物理吸附的方法测定，而活性比表面则可采用化学吸附的方法测定。

催化剂的比表面积的常见表征方法见表2。

1.2.1 总表面积的测定催化剂总表面积的测定目前所采用的方法基本上均为低温物理吸附法，而其中的BET法则更是推崇为催化剂表面积测定的标准方法。

有关BET法的具体介绍见第二章，在此不展开讨论。

1.2.2 有效表面积的测定BET法测定的是催化剂的总表面积。

但是在实际应用中，催化剂的表面中通常只是其中的一部分才具有活性，这部分称为活性表面。

活性表面的面积测定通常采用“选择化学吸附”进行测定。

如附载型金属催化剂，其上暴露的金属表面是催化活性的，以氢、一氧化碳为吸附质进行选择化学吸附，即可测定活性金属表面积，因为氢、一氧化碳只与催化剂上的金属发生化学吸附作用，而载体对这类气体的吸附可以忽略不计。

同样，用碱性气体的选择化学吸附可测定催化剂上酸性中心所具有的表面积。

表2列出了用于测定催化剂比表面积的常见方法。

表2 催化剂比表面表征（1）金属催化剂有效表面积测定[17-19]金属表面积的测定方法很多，有X-射线谱线加宽法、X-射线小角度法、电子显微镜法、BET真空容量法及化学吸附法等。

其中以化学吸附法应用较为普遍，局限性也最小。

所谓化学吸附法即某些探针分子气体（CO、H2、O2等）能够选择地、瞬时地、不可逆地化学吸附在金属表面上，而不吸附在载体上。

所吸附的气体在整个金属表面上生成一单分子层，并且这些气体在金属表面上的化学吸附有比较确定的计量关系，通过测定这些气体在金属表面上的化学吸附量即可计算出金属表面积。

化工专业实验报告实验名称：色谱法测定固体催化剂的表面积姓名：邢瑞哲实验时间：2014.06.03 同组人：赵亚鹏、窦茂斌、赵郁鑫专业：化学工程与工艺组号： 2 学号：3011207058 指导教师：实验成绩：色谱法测定固体催化剂的表面积实验五色谱法测定固体催化剂的表面积1. 实验目的①掌握用流动吸附色谱法测定催化剂比表面积的方法。

②通过实验了解BET多层吸附理论在测定比表面积方面的应用。

2. 实验原理催化剂的表面积是其重要的物性之一。

表面积的大小直接影响催化剂的效能。

因此在催化剂研究、制造和应用的过程中，测定催化剂的表面积是十分重要的。

固体催化剂表面积的测定方法较多，大体上可分为动态色谱法和静态容量法。

本实验采用动态色谱BET法。

经典的BET法，由于设备复杂、安装麻烦，应用受到一定限制。

气相色谱的发展，为催化剂表面积测定提供了一种快速方法。

BET法由于是依据著名的BET理论为基础而得名。

BET方程由经典统计理论推导出的多分子层吸附公式而来，是现在颗粒表面吸附科学的理论基础，并被广泛应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。

推导BET方程所采用的模型的基本假设是：1. 固体表面是均匀的，发生多层吸附；2. 除第一层的吸附热外其余各层的吸附热等于吸附质的液化热。

推导有热力学角度和动力学角度两种方法，均以此假设为基础。

BET理论最大优势考虑到了由样品样品吸附能力不同带来的吸附层数之间的差异，这是与以往标样对比法最大的区别；BET公式是现在行业中应用最广泛，测试结果可靠性最强的方法，几乎所由国内外的相关标准都是依据BET方程建立起来的。

在该实验中色谱法测固体比表面积是以氮为吸附质、以氢气作为载气，二者按一定的比例通入样品管，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，H2-N2混气的比例发生变化。

这时在记录仪上即出现吸附峰。

各种气体的导热系数不尽相同，氢的导热系数比氮要大得多，具体各种气体的导热系数如下表：表2-1 各种气体的导热系数同样，在随后的每个样品解吸过程中，被吸附的N2又释放出来。

铈锰复合氧化物催化剂的研究摘要：本实验中先制备不同配比的铈锰复合氧化物，作为甲苯氧化反应的催化剂。

然后采用差热分析(DTA)、BET色谱和气相色谱等仪器分析方法，对所制得的催化剂进行诸如热分解温度、比表面积、催化活性等物理化学参数的测定。

最后通过对这些结果的分析，探讨该类催化剂的配方对催化活性的影响。

关键词：铈锰氧化物催化剂比表面积活性The Study of Ce-Mn Oxide CatalystAbstract：In this experiment, the different proportions of Ce-Mn oxide are prepared to catalyze the oxidation reaction of toluene. Instrumental analysis methods:Differential thermal analysis, Brunauer Emmett Teller procedure and Gaschromatograph, for example, are used to measure several physical chemistryparameters. At last, we can discuss the relationship between Ce-Mnproportioning and the activity of catalyst by analyzing these data, such astemperature of thermal decomposition, specific surface area, activity, etc. Key words：Ce-Mn oxide, Catalyst, Specific surface area, Activity1. 前言差热分析法差热分析（differential thermal analysis , DTA ）是在程序控温下测量样品和参比物（在测量温度范围内不发生任何热效应的物质）之间的温度差与温度关系的一种技术。

实验十四 固体比表面的测定——BET 色谱法一、实验目的与要求：1、了解BET 公式的基本假定、适用范围以及如何应用BET 公式求算多孔固体的比表面积。

2、掌握ST －03型比表面及孔径分布测定仪的测定原理、使用方法及流动体系的操作技术。

3、用连续流动色谱法测定多孔物质的平衡吸附量。

二、预习要求:1、 了解BET 色谱法测定固体比表面记的原理。

2、 了解ST-03型比表面测定仪的仪器构造及测量原理。

三、实验原理：一克多孔固体所具有的总表面积（包括外表面积和内表面积）定义为比表面，以m 2/g 表示。

在气固多相催化反应机理的研究中，大量的事实证明，气固多相催化反应是在固体催化剂表面上进行的。

某些催化剂的活性与其比表面有一定的对应关系。

因此测定固体的比表面，对多相反应机理的研究有着重要意义。

测定多孔固体比表面的方法很多，而BET 气相吸附法则是比较有效、准确的方法。

BET 吸附理论的基本假设是：在物理吸附中，吸附质与吸附剂之间的作用力是范德华力，而吸附分子之间的作用力也是范德华力。

所以当气相中的吸附质分子被吸附在多孔固体表面上之后，它们还可能从气相中吸附同类分子。

因此吸附是多层的，但同一层吸附分子之间无相互作用，吸附平衡是吸附和解吸附的动态平衡；第二层及其以后各层分子的吸附热等于气体的液化热，根据这个假设，推导得到BET 方程式如下：P P V P P V C C V C P P Sd S m m SN N N 222111()-=+-⋅14……(1) 式中：P N 2—混合气中氮的分压P S —吸附平衡温度下吸附质的饱和蒸汽压V m —铺满一单分子层的饱和吸附量（标准态） C —与第一层吸附热及凝聚热有关的常数V d —不同分压下所对应的固体样品吸附量（标准状态下）选择相对压力P P S N 2在0.05～0.35范围内。

实验得到与各相对P P S N 2相应的吸附量V d 后，根据BET 公式，将P P V P P S d S N N 221()-对P P S N 2作图，得一条直线，其斜率为b C V Cm =-1，截距a V Cm =1由斜率和截距可以求得单分子层饱和吸附量V m V a bm =+114 (2)根据每一个被吸附分子在吸附表面上所占有的面积，即可计算出每克固体样品所具有的表面积。

7、进行下一个分压点下的测量。保持H2流量不变，改变N2流量（每次较前一次增加约7-10ml，流量越大增加量应越大，使N2分压平均分布在0.05-0.30 之间），用皂膜流量计准确测量混合气体总流量。按步骤4-6重复操作，完成一组样品的实验测定；
8、实验结束后，将实验数据交与指导老师进行检查，检查无误后，将液氮倒回液氮桶里，收拾好实验台，离开实验室。
六、原始数据整理表
实验条件记录表
天气：阴
大气压：100.86kpa
室温：21.1℃/21.6℃
实验日期：16-4-12
实验时间：AM8：30
实验地点：50-B-306
实验内容：色谱法测定固体催化剂的表面积
实验人数：3
实验装置编号：1
H2流量测定数据记录表（H2流过体积为：20ml）
被测气
第一次测量时间/s
5、升温脱附，转动升降台开关，降下液氮杯，得到第一个待测样品的脱附峰和峰面积，待调零显示归零后，即待测样品脱附完毕后，将六通阀转至“标定位”，得到标定气体的峰和峰面积；
6、本组实验由于色谱仪自动积分存在问题，因此进行手动积分，记录各峰面积。然后再次对混合气体流速进行测定，测定3次，与实验前的3次测定进行比较，如果相差不大，则可进行下一组测定，若相差较大，那么这一次流速测定作为实验前的测定值，再次进行吸附与脱附，之后再进行流速测定，直至实验前后流速差别不大为止；
流速/s
流量/(ml/min)
样品脱附峰面积/uV*s
标定气体峰面/ uV*s
1
21.6
10
9.25
129.730
9.34
128.480
5561219
11491584
9.22
130.152

化工专业实验报告实验名称：色谱法测定固体催化剂的表面积实验人员：同组人：实验地点：天大化工技术实验中心606室实验时间：2015年4月17号年级；专业；组号；学号指导教师：实验成绩：天津大学化工技术实验中心印制一．实验目的1. 掌握用流动吸附色谱法测定催化剂比表面积的方法。

2. 通过实验了解BET多层吸附理论在测定比表面积方面的应用。

二．实验原理催化剂的表面积是其重要的物性之一。

表面积的大小直接影响催化剂的效能。

因此在催化剂研究、制造和应用的过程中，测定催化剂的表面积是十分重要的。

固体催化剂表面积的测定方法较多。

经典的BET法，由于设备复杂、安装麻烦，应用受到一定限制。

气相色谱的发展，为催化剂表面积测定提供了一种快速方法。

色谱法测定催化剂固体表面积，不需要复杂的真空系统，不接触水银，操作和数据处理较简单，因此在实验室和工厂中得到了广泛应用。

色谱法测固体比表面积是以氮为吸附质、以氢气或氦气作为载气，二者按一定的比例通入样品管，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，He-N2混气或H2-N2混气的比例发生变化。

这时在记录仪上出现吸附峰。

各种气体的导热系数不尽相同，氢和氦的导热系数比氮要大得多，具体各种气体的导热系数如下表1。

表1 气体导热系数表气体组分H2He Ne O2 N2导热系数Cal/cm·sec·c°×10539.7 33.6 10.87 5.7 5.66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、氦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－时间曲线，称为脱附峰。

最后在混合气中注入已知体积的纯氮，得到一个校正峰。

根据校正峰和脱附峰的峰面积，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公式计算表面积。

1、 催化剂定义催化剂是一种能够改变化学反应速度而不能改变反应的热力学平衡位置，且自身不被明显消耗的物质。

2、 催化剂活性、表示方法（1）活性定义：一般，指定条件下（压力、温度）一定量催化剂上的反应速率 （来衡量）。

3、 催化剂选择性、表示方法（1）定义：当反应可以按照热力学上几个可能的方向进行时，催化剂可以选择性地加速其中的某一反应。

（2＞选择性表示方法 目的产物占总产物的比例mon ） 分数选择性：斗=片吃耳工业选择也选择性二转化为目f 产吧豊營反昨兀唤英反网物转化的总尼 4、 载体具有哪些功能和作用？8①分散作用，增大表面积，分散活性组分； ②稳定化作用，防止活性组分熔化或者再结晶；③支撑作用，使催化剂具备一定机械强度，不易破损； ④传热和稀释作用，能及时移走热量，提高热稳定性； ⑤助催化作用，某些载体能对活性组分发生诱导作用，协助活性组分发生催化作用。

5、 催化剂选择考虑因素：选择性〉寿命〉活性〉价格综合考虑；活性r 选择性、稳定性和流动性澤工程性能" 相对重要性： 取决于反应、反应器、过程条件和经济性 关系：相互依存工业催化剂6、 催化剂一般组成1 ）活性组份或称主催化剂 2）载体或基质3）助催化剂 7. 催化剂分类按物相均一性：均相催化、多相催化、酶催化按作用机理：氧化还原催化，酸碱催化（离子型机理，生成正碳离子或负碳离子）配位催化：催化剂与反应物分子发生配位作用而使反应物活化。

按反应类型分类：加氢、脱氢、部分氧化、完全氧化、水煤气、合成气、酸催化、氯氧化、羰基化、聚合 &多相催化反应的过程步骤可分为哪几步？实质上可分为几步？（1） 外扩散一扩散一化学吸附一表面反应一脱附一扩散一外扩散 （2） 物理过程一化学过程一物理过程9、吸附是如何定义的？物理吸附与化学吸附的本质不同是什么？ 吸附：气体与固体表面接触时，固体表面上气体的浓度高于气相主体浓度的现象。

（2）表示方法：对于反应,■=■，速率r= v. }dn v /di催化反应速率L 如Qdl反应的比速率相互影响单位体枳的臣应速率 冷单位面积的反应速率IT =-固体表面吸附：物理吸附： 作用力：van der Waals 力静电力：具有永久偶极矩的分子间的静电吸引力诱导力：容易极化的分子被极性分子诱导产生的诱导偶极子和永久偶极子之间的作用力色散力：原子电子密度的瞬时诱导邻近原子产生偶极而致的两个瞬时偶极子之间的相互作用力 化学吸附：作用力：价键力，形成化学键本质：二者不同在于其作用力不同，前者为德华力，后者为化学键力，因此吸附形成的吸附物种也不同, 而且吸附过程也不同等诸多不同。

《综合化学实验》课程教学大纲一、课程说明（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分课程名称：综合化学实验所属专业：化学课程性质：专业课学分：3学分（108学时）（二）课程简介、目标与任务、先修课与后续相关课程课程简介：综合化学实验的宗旨是全面培养学生的综合实验技能，进一步锻炼学生灵活应用所学知识和独立从事科研的能力，为加强就业优势拓展交叉学科知识及其实验技能。

综合实验一般是若干个单项实验有机地组合，涵盖两个以上二级学科。

此外，包括一些基础实验课难以覆盖的基础课和重要选修课相关的实验内容。

目标与任务：先修课程与后续相关课程：先修课程：无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工原理、基本有机化工工艺学等。

后续相关课程：毕业论文。

（三）教材与主要参考书1. 杨正银，王春明，李志孝主编，综合化学实验，兰州大学出版社，2005。

2. 杨正银等编，综合化学实验讲义，2010。

二、课程内容与安排（一）实验名称及学时分配(108学时)实验一槐花米中芦丁的分离及其甙元——槲皮素和糖的鉴定（10学时）实验二桃儿七中鬼臼等木脂素类化合物及黄酮化合物的分离鉴定（10学时）*实验三纳米材料的化学合成及表征（10学时）实验四色谱法测定纳米固体催化剂的比表面（10学时）实验四磺胺噻唑的合成及其氨基和硫的测定（8学时）*实验五三乙二胺合钴配离子的光学异构体的制备、离析、旋光测定和热分析（21学时）实验六苯乙烯悬浮聚合及阳离子交换树脂的制备（8学时）实验七乙酸乙烯酯溶液聚合及乳液聚合（8学时）实验八溶菌酶的分离纯化（8学时）实验九动物肝脏DNA的提取与检测（8学时）实验十茶叶中咖啡因及无机微量元素的测定（21学时）实验十一配合物的合成光谱序及NMR法测磁化率（14学时）实验十二化学信息学（14学时）（二）实验内容（简介）及实验目的主要内容：乙酸乙烯酯按自由基加聚反应历程聚合时,可因产品的用途不同而分别采用乳液聚合,溶液聚合,悬浮聚合或本体聚合方法。