BET測試常見問題——幾個常數
用全自動比表面積及孔徑分析儀(BET)分析樣品時,科學指南針檢測平臺工作人員在與很多同學溝通中了解到,好多同學僅僅是通過文獻或者師兄師姐的推薦對BET測試有了解,但是對于其原理還屬于小白階段,針對此,科學指南針檢測平臺團隊組織相關同事對網上海量知識進行整理,希望可以幫助到科研圈的伙伴們;
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◆幾個常數
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※ 液氮溫度77K時液氮六方密堆積氮分子橫截面積0.162平方納米,形成單分子層鋪展時認為單分子層厚度為0.354nm
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※ 標況(STP)下1mL氮氣凝聚后(假定凝聚密度不變)體積為0.001547mL
例:如下面吸脫附圖中吸附曲線p/p0最大時氮氣吸附量約為400 mL,則可知總孔容=400*0.001547=400/654=約0.61mL
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※ STP每mL氮氣分子鋪成單分子層占用面積4.354平方米
例:BET方法得到的比表面積則是S/(平方米每克)=4.354*Vm,其中Vm由BET方法處理可知Vm=1/(斜率+截距)
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◆以SBA-15分子篩的吸附等溫線為例加以說明
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此等溫線屬IUPAC 分類中的IV型,H1滯后環(huán)。從圖中可看出,在低壓段吸附量平緩增加,此時N2 分子以單層到多層吸附在介孔的內表面,對有序介孔材料用BET方法計算比表面積時取相對壓力p/p0 = 0.10~0.29比較適合。在p/p0 =0.5~0.8左右吸附量有一突增。該段的位置反映了樣品孔徑的大小,其變化寬窄可作為衡量中孔均一性的根據。在更高p/p0時有時會有第三段上升,可以反映出樣品中大孔或粒子堆積孔情況。由N2-吸脫附等溫線可以測定其比表面積、孔容和孔徑分布。對其比表面積的分析一般采用BET(Brunauer-Emmett-Teller)方法??讖椒植纪ǔ2捎肂JH(Barrett-Joiner- Halenda)模型。
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◆Kelvin方程
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Kelvin方程是BJH模型的基礎,由Kelvin方程得出的直徑加上液膜厚度就是孔道直徑。彎曲液面曲率半徑R‘=2γVm/[RT*ln(p0/p)],若要算彎曲液面產生的孔徑R,則有R’Cosθ=R,由于不同材料的接觸角θ不同,下圖給出的不考慮接觸角情況彎曲液面曲率半徑R‘和相對壓力p/po對應圖:
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