《bet孔径分布》word版

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1、超细粉表面特性的表征通常用比表面和孔隙度（Porosity）两个指标，比表面指单位质量粉体的总表面积，孔隙度包括总孔体积、平均孔径、孔径分布等，对于多孔超细粉体而言，虽然还是这两个概念，但是其包含的内容及其分析方法要复杂得多。多孔粉体颗粒的形状千变万化，只有分子筛类颗粒上的孔的形状和尺寸非常规律，是由物质的晶体结构决定的，对于其他多数无定形的粉体却十分复杂，典型的单个颗粒剖面如图1所示，颗粒中的孔分为闭孔（Closed）、通孔(Passing)、盲孔(Deadend)、内部连通的通孔(Inter-co

2、ndected)等等，除了闭孔以外，都在要考察的范围；从孔形状看可分为缝隙形（Slits）、圆柱形（Cylindrical）、圆锥形（conical）、墨水瓶形（InkBottle）、内连通形（Iterstices）等，实际情况还要复杂得多，在孔径分布的分析中，通常取缝隙形和圆柱形两类；孔按尺寸分类（国际通用分类），可分为微孔（Micropores）孔径＜2nm、中孔或介孔(Mesopores)孔径2～50nm、大孔(Macropores)孔径＞50nm，微孔的下限是0.35nm，用气体吸附法可以分析

3、的孔径范围的上限为500nm，再大需用压汞法。图1单粒多孔粉体的横截面示意多孔粉体尺寸小且孔的形状又十分复杂，其表面特征无法直接进行观察与测定，气体吸附法是一个非常科学而巧妙的方法，通俗的说，就是用气体分子作为度量的“标尺”，通过对物质的表面吸附进行严密的测定，实现对粉体表面特征的描述。众所周知，气体与清洁固体表面接触时，在固体表面上气体的浓度高于气相，这种现象称为吸附，吸附气体的固体物质称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质，吸附可分为物理吸附和化学吸附，用气体吸附法表征粉体表面特性需采用低温物理吸附，

4、例如在液氮温度下氮气的吸附；固体表面的吸附是一个动态过程；在一定的外界条件下，当吸附速率与脱附速率相等时，固体表面上的气体量维持不变，称为吸附平衡；在恒定温度下，固体表面上的气体吸附量取决于压力，吸附量随压力而变的曲线称为等温吸附曲线，他是固体物质吸附特性的最重要表现。比表面及孔隙度的测定与分析，基本上都依赖于等温吸附曲线，其压力的范围涉及很宽，对于极微孔填充吸附的平衡压力低于10-5大气压，对于500nm的大孔毛细凝聚的平衡压力达到气液平衡时的饱和蒸气压，例如液氮温度时氮气的饱和蒸汽压为一个大气压。

5、不同固体的吸附等温线形状变化很大，如图2，是由国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）提出的物理吸附等温线分类（六种类型）：1型：在低相对压力区域气体吸附量有一个快速增长，这归因于微孔填充。随后的近水平平台表明微孔已经充满，随后几乎没有进一步的吸附发生，达到饱和压力时可能出现吸附质凝聚，外表面相对较小的微孔固体，如活性炭、分子筛沸石和某些多孔氧化物，表现出这种等温线；II型：一般由非孔或大孔固体产生，B点通常被作为单层吸附结束的标志；III型：在非孔或大孔固体上发生弱的气－固相互作用时出现，不常见；IV

6、型：由介孔固体产生，典型特征是等温线的吸附曲线与脱附曲线不一致，出现迟滞回线；V型：来源于微孔和介孔固体上的弱气－固相互作用，不常见；VI型：以其吸附过程的台阶状特性而著称，台阶来源于均匀非孔表面的依次多层吸附，不常见；等温线的形状与吸附质和吸附剂的本性相关，Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型最常见，可得到吸附质和吸附剂性质的许多信息，并可用于比表面及孔径分布的计算。比表面的测定和分析比较简单，当固体表面吸附了一层氮分子时，比表面可从单层饱和吸附量（Vm）求得；从单层吸附理论推出Langmuer比表面方程，由多层吸附理论，

7、发展出BET方程，还有一种三参数BET方程，三种比表面的计算方程分列如下：Langmuir方程      P/V=1/Vm•b+（1/Vm）•PBET方程        P/V（Po-P）=1/VmC+（C-1）P/VmCPo三参数BET方程    [1-(P/Po)n]P/V(Po-P)=1/VmC+（C-1）P/VmCPoBET比表面规定在氮分压0.05～0.35范围中，选择3～５个压力，测量出实际氮吸附量，然后运用BET方程求出Vm，进而计算出比表面。近来发现对于含微孔的粉体如活性炭，其吸附能力

8、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，而且系数C出现负值，因此对BET方程的应用范围提出了质疑，有研究认为，对于活性炭应该将BET的线性部分修正到0.05～0.1，这时C值出现在正值，且BET比表面值会逼近Langmuier比表面值。如果采用三参数BET方程，修正参数N取1.2～１.５，也可以得到同样的效果。在微孔的条件下，当氮分压＜0.01时，微孔中已产生气体的填充，因此测定BET比表面时