多孔材料入门比表面分析原理

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1、多孔材料入门表面面积确定介绍材料的表面是固体与其环境：液体、气体或者是另外一个固体的分界线。因此，我们可以推断出表面的大小，或表面面积是固体特性的一个重要的因数。例如，表面面积影响药品的溶解速度、工业触媒的活性、水泥的水化速度、空气和水的净化剂的吸附能力，以及大多数粉末和多孔材料的加工等。每当固体物质被分割成较小的颗粒时，新的表面就形成了，从而表面面积增加了。与此相似，当颗粒内部（由于溶解、分解或其它一些物理或化学方法）形成了孔洞，其表面面积也增加了。例如：仅仅1克活性碳的表面面积就可能达到2000

2、平方米之多！气体吸附真正的表面面积，包括表面的不规则和孔洞的内部，不能从颗粒大小的信息中计算而来，而却是在原子的级别上通过吸附某种不活动的或惰性的气体来确定。吸附的量，让我们称它为X，不仅仅是一个暴露表面的总量的函数，还是(i)温度，(ii)气体压力，以及(iii)气体和固体之间发生反应的强度的函数。因为多数气体和固体之间相互作用微弱，必须要使表面得到充分的冷却以使其发生相当的吸附–足以覆盖整个表面。随着气体压力的提高，表面吸附得会更多（以一种非线型方式）。但是，当气体以一个原子厚度全部覆盖表面后（

3、让我们将该理论上的单分子层的气体的量称为Xm），对冷气体的吸附并没有停止！随着相对压力的提高，超量的气体被吸附从而构成“多分子层”。所以，气体吸附，作为一个压力函数，不仅仅是遵循一个简单的关系，因而，我们必须使用一个适当的数学模型来计算表面面积。我们使用BET方程式，11C-1æPö=+ç÷X[(PP)-1]XCXCçP÷0mmè0ø在公式中，P/P0是气体的相对压力，C是与气体和固体相互作用的强度有关的一个常数。能记住这个方程式当然好，但记住并不是必要的……当你需要时，就回到这里来查阅就行了。重要

4、的是：X和P/Po是表面面积分析设备测定的数据，而Xm与表面面积有直接关系。所有剩下的工作就是将这个气体的理论量Xm（我们喜欢称它为统计量）转换为一个面积。PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn测定的原则由于各种原因，通常使用的气体是氮气。首先，很容易得到高纯度的氮气体，其二，最合适的冷却剂，液态氮，也是很容易得到，其三，氮气与大多数固体表面的相互作用的强度比较大，最后，截面面积被广泛接受。在传统的测压技术里，小于整数的相对压力是通过造成部分

5、真空条件来实现的（大气压力下的纯净氮的绝对压力）。高精度和精确的压力传感器监控由于吸附过程引起的压力变化情况（在已知和固定不变的体积里）。这类分析测试仪器的详细情况以及具体的测试过程在另一本入门书里讲述。该方法容易实现自动化，并且所吸附的气体量是在好些不同相对压力下测定的。通常，测定仪器在相对压力范围0.025和0.30之间采集至少3个数据点。实验方法测定的数据以成对的数值的方式记录：以标准温压STP体积(VSTP)表示的气体吸附量以及其对应的相对压力(P/Po)。根据这些数据绘制的图就称为等温线。

6、右边显示的NOVAe测试仪器是一个压力计表面面积分析仪的实样。计算的原则计算机程序读取数据，并通过对下列变换了的数据进行最小二乘法线性回归，以拟合出最佳的直线：1/VSTP(P0/P)-1和P/Po。如果你需要知道详细的计算情况，那么单分子层容量Vm的计算是，首先通过计算斜率s，C-1s=VmC然后计算直线的截距i,1i=VmC最后算出Vm1Vm=s+i现在，我们需要得出单分子层中的分子数量，我们是从摩尔数来得到这个数量的。就是将Vm除以摩尔体积(MV)来得到摩尔数。将摩尔数乘以阿伏加德罗常数就得到

7、以一层分子的厚度覆盖表面的分子的数量。如果我们知道每个分子占据的面积，求总面积就是简单的一步乘法之遥。不同的气体分子的大小不一样，所占据的面积就不同。我们称该面积为“截面面积”（请看后文，看我们是怎样处理这个概念的）。所以，总的表面面积St就是以下列方法计算：VmLAvAmSt=MVPDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.com.cn式中：LAv是阿伏加德罗常数，而Am是截面面积。那么，一个被吸附的氮分子的截面面积是多少呢？我们（表面面积共同体）采用了一个

8、务实的步骤，假设它在所有表面上都是16.2平方埃2(0.162nm)。最终，所有表面面积测试结果的报告都得到了，并以样品的重量或质量取准，以每克22-1多少平方米来计，写成m/g和mg。应该了解的一些重要术语：23阿伏加德罗常数：6.022x10BET：表面面积计算方法的发明者名字的缩写，他们分别是：S.Brunauer,P.Emmet和E.Teller。截面面积：单个被吸附的气体分子所占有的面积。压差测压：基于气体压力的改变摩尔体积：一摩尔气体所占有的体积。等于在标