一.通過物理吸附測定比表面的原則是什么？

? ? ? ?常用的吸附氣體是氮氣，它已經成為比表面分析的標準吸附物質。這是因為高純度的氮氣很容易得到；另外，液氮作為最合適的冷卻劑也很容易得到；其三，氮氣與大多數固體表面相互作用的強度比較大；最后，氮氣分子在77.35K時的截面面積為0.162nm2，這個在BET計算中必須用到的數值已經被廣泛接受。

? ? ? ?在傳統(tǒng)的容量法技術中，小于整數的相對壓力是通過造成部分真空條件來實現的。在已知的定體積里，用精確的高精度壓力傳感器監(jiān)控因吸附過程引起的壓力變化情況。需要測得在不同相對壓力下一系列的氣體吸附量。通常，測定儀器在相對壓力范圍0.025和0.30之間至少采集3個數據點。實驗測定的數據以成對數值的方式進行記錄：以在標準溫度和壓力（STP）下的體積 (VSTP) 表示氣體吸附量，其對應的是相對壓力 (P/Po)。根據這些數據繪制的圖就稱為吸附等溫線。

二.在物理吸附分析中，應該至少了解哪些重要術語？

? ? ? ?在比表面積計算和儀器參數設置中，應該會接觸到以下術語或參數：

(1)阿伏加德羅常數：6.022x10-23。

(2)BET：這是三個人的名字縮寫，他們分別是：S.Brunauer,P.Emmet和E.Teller。他們是用多層氣體吸附理論計算比表面積的發(fā)明者。

(3)截面面積（Cross-sectionalArea）：單個被吸附的氣體分子所占有的面積。

(4)摩爾體積：一摩爾氣體所占有的體積。等于在標準溫壓下的22.414cc(22.414升)

(5)摩爾（無量綱）：含有阿伏加德羅常數個數的原子或者分子的一種物質的量。

(6)單分子層：由下標m表示，它的意義是厚度僅僅為單個分子厚度的一層被吸附的氣體。

(7)相對壓力P/Po：絕對壓力P與飽和蒸汽壓力之比。其值在0和1之間。

(8)飽和蒸汽壓力Po：在給定溫度下,一種氣體液化時的壓力。

(9)標準溫壓體積：在標準溫度為0℃(273.15K) 和一個標準大氣壓下，一定數量的氣體所占有的體積。

三.比表面和孔徑分析為什么常用氮氣？用其它氣體可以嗎？

如前所述，氣體分子是作為吸附探針來分析比表面的，所以它應該滿足以下應用條件：

1)氣體分子相對惰性，保證不與吸附劑發(fā)生化學作用；

2)為了使足夠氣體吸附到固體表面，測量時固體必須冷卻，通常冷卻到吸附氣體的沸點，因此要求冷卻劑相對容易得到；

3)符合或滿足理想氣體方程的使用條件。

? ? ? ?在恒定低溫下測量氣體的吸附和脫附曲線，所使用的氣體是那些在固體表面形成物理吸附的氣體，尤其是在77.4K時的氮氣、77.4K或87.3K時的氬氣、或195K和273.15K時的二氧化碳。因為氮氣非常便宜，所以作為被吸附物質得到廣泛應用。由于氣體分子尺寸各異，可以進入的孔也各不相同，因此測量溫度不同，得出的結果可能不同。

? ? ? ?由于氮氣不是完全的惰性氣體，與孔壁可以發(fā)生四極矩作用，IUPAC于2015年正式建議，氮氣不適合微孔樣品的分析，應該采用87K下的氬氣作為吸附氣體。

四.比表面和孔徑分析為什么要用液氮？不用可以嗎？

? ? ? ?如果用氮氣作為被吸附氣體，固體樣品在分析時就需要被冷卻到液氮的沸點溫度 (77.35K)。液氮是相對容易得到的價格低廉的實驗材料，因此，我們要用液氮獲取樣品所需要的溫度。但需要注意的是，只有純的液氮才能達到這個溫度，而不純的液氮因溫度偏高會造成計算誤差，不能使用。另外，暴露于空氣中的液氮會冷凝空氣，造成液氮純度下降。所以，實驗后剩余的液氮應棄之不用，而不能倒回液氮儲罐從而造成貯存液氮的純度下降。如果不使用液氮，我們可以采用機械制冷的方式使樣品端處于77.35K。目前，商用Cryocooler低溫恒溫系統(tǒng)可在20K到320K之間設置樣品分析溫度，極大地方便了實驗設計。

五.如何判斷液氮不純?

? ? ? ?1.因為氮氣占空氣中的比例為78%，其飽和蒸汽壓約為大氣壓加10。出現以下情況，說明液氮明顯不純：

? ? ? ?2.環(huán)境大氣壓為760mmHg，但測出的氮氣飽和蒸汽壓大于790mmHg；

? ? ? ?3.液氮顏色發(fā)藍，說明其中含有液氧；

? ? ? ?4.測出的氮氣飽和蒸汽壓為 750mmHg，但環(huán)境大氣壓僅有700mmHg，與當時的大氣壓比明顯偏高；

? ? ? ?5.儀器的液位傳感器“失靈”,探測不到液位。這說明液位溫度可能高于傳感器設置的溫度響應范圍；

? ? ? ?6.分析過程中線性很好，但偏離常規(guī)值很多。

總結

? ? ? ?如果需要了解更多BET測試相關內容，可以聯(lián)系我們鑠思百檢測！鑠思百檢測作為華中地區(qū)領先的第三方權威機構，與武漢眾多高校及其分析測試中心有交流合作。除BET測試以外，掃描電鏡，透射電鏡，X射線電子能譜，熱重分析等測試都有豐富的經驗，歡迎聯(lián)系送樣測試！