BET测试比表面积PPT课件
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固体与气体接触时,气体分子碰撞固体并可在固体表面停留一定的时间,这种现象称为吸附。
吸附过程按作用力的性质可分为物理吸附和化学吸附。
化学吸附时吸附剂(固体)与吸附质(气体)之间发生电子转移,而物理吸附时不发生这种电子转移。
BET(Brunauer – Emmett - Teller)吸附法的理论基础是多分子层的吸附理论。
其基本假设是:在物理吸附中,吸附质与吸附剂之间的作用力是范德华力,而吸附质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之后,它们还可能从气相中吸附其它同类分子,所以吸附是多层的;吸附平衡是动平衡;第二层及以后各层分子的吸附热等于气体的液化热。
根据此假设推导的BET方程式如下:(4-8)式中:P 0——吸附平衡时吸附质气体的压力;Po ——吸附平衡温度下吸附质的饱和蒸气压;V ——平衡时固体样品的吸附量(标准状态下);V m——以单分子层覆盖固体表面所需的气体量(标准状态下);C ——与温度、吸附热和催化热有关的常数。
通过实验可测得一系列的P和V,根据BET方程求得Vm,则吸附剂的比表面积S可用下式计算。
式中:nλ——以单分子层覆盖1克(g)固体表面所需吸附质的分子数;δ—— 1个吸附质分子的截面积(A2);NA ——阿佛加德罗常数( 6.022×1023 );W ——固体吸附剂的质量( g )。
若以N2作吸附质,在液氮温度时,1个分子在吸附剂表面所占有的面积为16.2 A2,则固体吸附剂的比表面积为(4-9)这样,只要测出固体吸附剂质量W,就可计算粉体试样的比表面积S (m2 / kg)。
2.吸附方法概述以BET等温吸附理论为基础来测定比表面积的方法有两种,一种是静态吸附法,一种是动态吸附法。
静态吸附法是将吸附质与吸附剂放在一起达到平衡后测定吸附量。
根据吸附量测定方法的不同,又可分为容量法与质量法两种。
容量法是根据吸附质在吸附前后的压力、体积和温度,计算在不同压力下的气体吸附量。
GB/T××××—××××11A附 录 A(资料性附录)BET 法计算比表面积A.1 概述用摩尔/克表示的被吸附气体的量n a ,标绘在对应横坐标为相对压力p/p 0的等温吸附线的纵坐标上。
单分子层吸附量n m ,可用BET 公式(1)计算:0011)/1(/p p C n C C n p p n p p m m a -+=- …………………………(1) A.2 多点法测定在BET 图中,(p/p 0)/[n a (1-p/p 0)]标绘为纵坐标,p/p 0为横坐标(见图2)。
在相对压力p/p 0为0.05~0.30范围内,y = a +bx 通常是线性的,截距a 要求为正。
由线性回归法求出斜率b =Δy /Δx =(C -1)/n m C )和截距α=1/(n m C) 。
单分子层吸附量可通过公式(2)和公式(3)计算:ba n m +=1 …………………………(2) 1+=ab C (3)说明:y= (p/p 0)/[n a (1-p/p 0)] ——BET 方程的纵坐标; p/p 0 ——相对压力;a ——纵坐标的截距;GB/T××××—××××Δx ——横坐标的变化(斜率计算);Δy ——纵坐标的变化(斜率计算);1 ——多点BET 拟合;2 ——单点BET 线;3 ——试验数据点;4 ——选作单点BET 计算的数据点。
图A.1 BET 图A.3 质量比表面积质量比表面积s α可通过评估整个单层中每个分子占据的平均面积所得到的单层吸附量按公式(4)计算:L n m m s αα= (4)A.4 含有微孔的石墨烯材料的BET 图选点范围说明:n a (1 - p /p 0) —— BET 方程中分母为左边的纵坐标; p /p 0 —— 相对压力;1 —— BET 使用范围上限。