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比表面积测定

提供者:北京彼奥德电子技术有限公司   发布时间:2012/11/26 14:10:00  阅读次数:858次  进入该公司店铺

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比表面积测定
每单位质量的粉体所具有的表面积总和,称为比表面积(m2.kg-1)。比表面积属于粉末的一种综合性质,是由单颗粒性质和粉末性质共同决定的。同时,比表面积还是代表粉末粒径的一个单值参数,与平均粒径一样,比表面积给人以直观、明确的概念。测定粉末表面积通常采用吸附法和透过法。由于计算中假定颗粒为均匀球形,而实际颗粒的形状复杂,且可能含有气孔和裂纹等。因此由比表面积计算出的平均粒径并不反应颗粒的实际大小,只能作为一个参考。
BET吸附法
固体与气体接触时,气体分子碰撞固体并可在固相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。
BET公式的适用范围是相对压力P/po在0.05~0.35之间。因而实验时气体的引入量应控制在该范围内。在测量前需将吸附剂表面原已吸附的气体或蒸气除去(除气),否则可能改变它对氮气的吸附条件,影响测定结果。除气所达到的程度取决于三个变量:压力、温度和时间,因此要严格按照实验中样品预处理的方法进行除气,以保证实验结果尽可能与实际相一致。另外,用吸附法测定比表面积,包括了颗粒表面上微细的凹凸和裂缝的表面积,因而较其它方法(如透过法)测得的比表面积偏大。
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,另一种是动态吸附法。
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的方法。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。质量法是通过测量暴露于气体或蒸汽中的固体试样的质量增加直接观测被吸附气体的量,往往用石英弹簧的伸长长度来测量其吸附量。静态吸附对真空度要求高,仪器设备较复杂,但测量精度高。
动态法吸附是使吸附质在指定的温度及压力下通过定量的固体吸附剂,达到平衡时,吸附剂所增加的即为被吸附量。再改变压力重复测试,求得吸附量与压力的关系,然后作图计算。一般来说,动态吸附法的准确度不如静态吸附法,但动态吸附法的仪器简单、易于装置、操作简便,在一些实验中仍有应用。
勃氏法
勃莱恩透气法是许多国家用于测定粉体试样比表面积的一种方法。勃氏透气法仪器构造简单、操作容易、测定方便、节省时间、完全不损坏试样,复演性好。
用透气法测定比表面积的主要缺点是,在计算公式推导中引用一些实验常数和假设。空气通过粉末层对粉末颗粒作相对运动,粉末的表面形状、颗粒的排列、空气分子在颗粒孔壁之间的滑动等都会影响比表面积测定结果,但这些因素在计算公式中均没有考虑。对于低分散度的试样料层,气体通道孔隙较大,上述因素影响较小,测定结果比较准确;但对于高分散度的物料,空气通道孔径较小,上述因素影响增大,用透气法测定的结果偏低。物料越细,偏低越多。因此,测定高分散度物料的比表面积,特别是多孔性物料的比表面积,可以用低压透气法和吸附法。

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