BET比表面及孔隙度课件.ppt

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1、§3.5全自动比表面及孔隙度分析仪Automaticsurfaceareaandporosityanalyzer比表面积和孔径分布是表征多相催化剂物化性能的两个重要参数。一个催化剂的比表面积大小常常与催化剂活性的高低有密切关系，孔径的大小往往决定着催化反应的选择性。引言比表面积：单位质量物质的总表面积（m2/g），是超细粉体材料特别是纳米材料最重要的物性之一。孔：固体表面由于多种原因总是凹凸不平的，凹坑深度大于凹坑直径就成为孔。微孔（micropore）<2nm中孔（mesopore）2~50nm大孔（macropore）50~

2、7500nm巨孔（megapore）>7500nm（大气压下水银可进入）孔容积或孔隙率：单位质量的孔容积，m3/g定义测定比表面的方法很多，其中氮吸附法是最常用、最可靠的方法，已列入国际标准和我国国家标准。氮吸附法分为静态容量法、静态重量法和动态法（又称连续流动色谱法）三种。BET法是BET比表面积检测法的简称，该方法是依据著名的BET理论为基础而得名。BET是三位科学家（Brunauer、Emmett和Teller）的首字母缩写，三位科学家从经典统计理论推导出的多分子层吸附公式基础上，即著名的BET方程，成为了颗粒表面吸附科学

3、的理论基础，并被广泛应用于颗粒表面吸附性能研究及相关检测仪器的数据处理中。在等温条件下，通过测定不同压力下材料对气体的吸附量,获得等温吸附线，应用适当的数学模型推算材料的比表面积,多孔材料的孔容积及孔径分布，多组分或载体催化剂的活性组分分散度。基本原理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I型等温线的特点在低相对压力区域，气体吸附量有一个快速增长。这归因于微孔填充。随后的水平或近水平平台表明，微孔已经充满，没有或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

4、性炭、分子筛沸石和某些多孔氧化物，表现出这种等温线。II型和III等温线的特点II型等温线一般由非孔或大孔固体产生。B点通常被作为单层吸附容量结束的标志。III型等温线以向相对压力轴凸出为特征。这种等温线在非孔或大孔固体上发生弱的气－固相互作用时出现，而且不常见。IV型等温线的特点IV型等温线由介孔固体产生。典型特征是等温线的吸附曲线与脱附曲线不一致，可以观察到迟滞回线。在p/p0值较高的区域可观察到一个平台，有时以等温线的最终转而向上结束(不闭合)。V和VI型等温线的特点V型等温线的特征是向相对压力轴凸起。V型等温线来源于微孔

5、和介孔固体上的弱气－固相互作用，而且相对不常见。V型等温线以其吸附过程的台阶状特性而著称。这些台阶来源于均匀非孔表面的依次多层吸附。这种等温线的完整形式，不能由液氮温度下的氮气吸附来获得。BET吸附等温方程（1）吸附等温方程：BET理论的吸附模型是建立在Langmuir吸附模型基础上的，同时认为物理吸附可分多层方式进行，且不等表面第一层吸满，在第一层之上发生第二层吸附，第二层上发生第三层吸附，……，吸附平衡时，各层均达到各自的吸附平衡，最后可导出：式中，C为常数此即一般形式的BET等温方程，因为实验的目的是要求出C和Vm，故又称

6、为BET二常数公式。（2）BET比表面积：实验测定固体的吸附等温线，可得到一系列不同压力p下的吸附量值V，将p/V(p0-p)对p/p0作图，为一直线，截距为1/VmC，斜率为(C-1)/VmC。Vm=1/(截距+斜率)吸附剂的比表面积：SBET=Vm·L·σm此公式目前测比表面应用最多；以77K，氮气吸附为准，此时σm=16.2Å2BET二常数公式适合的p/p0范围：0.05~0.25用BET法测定固体比表面，最常用的吸附质是氮气，吸附温度在其液化点77.2K附近。低温可以避免化学吸附的发生。将相对压力控制在0.05~0.25

7、之间，是因为当相对压力低于0.05时，不易建立多层吸附平衡；高于0.25时，容易发生毛细管凝聚作用。（3）B点法当C值很大时，B点对应第一层吸附达到饱和，其吸附量VB近似等于Vm，由Vm求出吸附剂的比表面积。（4）单点法氮吸附时C常数一般都在50-300之间，所以在BET作图时截距常常很小，在比较粗略的计算中可忽略，即把p/p0在0.05~0.25左右的一个实验点和原点相连，由它的斜率的倒数计算Vm值，再求算比表面积。微孔：低温静态容量法测定。液氮温度下，用氪气作为吸附气体。（在液氮温度下，氪气的饱和蒸气压为3~5mmHg，p/

8、p0的p就可以很小）。中孔：低温静态容量法测定。液氮温度下，以氮气作为吸附气体。大孔：压泵法测定。各类孔相应的测试方法利用低温氮物理吸附(静态容量法)原理，即低温下（通常在液氮温度下），物质的吸附为物理吸附，可以通过质量平衡方程、静态气体平衡和压力测定来测定吸附