比表面积测定.doc

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1、化工专业实验报告实验名称：色谱法测定固体催化剂的表面积实验人员：同组人：实验地点：天大化工技术实验中心606室实验时间：2014年5月21日班级/学号：级班组号指导教师：刘老师实验成绩：色谱法测定固体催化剂的表面积一、实验目的1.掌握用流动吸附色谱法测定催化剂比表面积的方法；2.通过实验了解BET多层吸附理论在测定比表面积方面的应用。二、实验原理催化剂的表面积是其重要的物性之一。表面积的大小直接影响催化剂的效能。因此在催化剂研究、制造和应用的过程中，测定催化剂的表面积是十分重要的。固体催化剂表面积的测定方法较多。经典的BET法，由于设备复杂、安装麻烦，应用受到一定限制。气相色谱的

2、发展，为催化剂表面积测定提供了一种快速方法。色谱法测定催化剂固体表面积，不需要复杂的真空系统，不接触水银，操作和数据处理较简单，因此在实验室和工厂中的到了广泛应用。色谱法测固体比表面积是以氮为吸附质、以氢气或氦气作为载气，二者按一定的比例通入样品管，当装有待测样品的样品管浸入液氮时，混合气中的氮气被样品所吸附，而载气不被吸附，He-N2混气或H2-N2混气的比例发生变化。这时在记录仪上即出现吸附峰。各种气体的导热系数不尽相同，氢和氦的导热系数比氮要大得多，具体各种气体的导热系数如下表：表1各种气体的导热系数气体组分H2HeNeO2N2导热系数Cal/cm·sec·c°×10539

3、.733.610.875.75.66同样，在随后的每个样品解吸过程中，被吸附的N2又释放出来。氮、氦气体比例的变化导致热导池与匹配电阻所构成的惠斯登电桥中A、B二端电位失去平衡，计算机通过采样板将它记录下来得到一个近似于正态分布的电位－时间曲线，称为脱附峰。最后在混合气中注入已知体积的纯氮，得到一个校正峰。根据校正峰和脱附峰的峰面积，即可计算在该相对压力下样品的吸附量。改变氮气和载气的混合比，可以测出几个氮的相对压力下的吸附量，从而可据BET公式计算表面积。BET公式：（1）式中：P-氮气分压，Pa；Ps-吸附温度下液氮的饱和蒸气压，Pa；Vm-待测样品表面形成单分子层所需要的N

4、2体积，ml；V-待测样品所吸附气体的总体积，ml；C-与吸附有关的常数。其中V=标定气体体积×待测样品峰面积/标定气体峰面积标定气体体积需经过温度和压力的校正转换成标准状况下的体积。以P/[V（P0-P）]对P/P0作图，可得一条直线，其斜率为（C-1）/（VmC），截距为1/（VmC），由此可得：Vm=1/(斜率+截距)（2）若知每个被吸附分子的截面积，可求出催化剂的表面积，即（3）式中：Sg-催化剂的比表面积，m2/g；NA-阿弗加德罗常数；Am-被吸附气体分子的横截面积，其值为16.2×10-20m2；W-待测样品重量，g；BET公式的使用范围P/P0=0.05～0.35

5、，相对压力超过此范围可能发生毛细管凝聚现象。三、实验流程本实验采用3H-2000Ⅱ型氮吸附比表面仪用色谱法测定催化剂的比表面，见图1。图1色谱法测定催化剂比表面积流程图1—减压阀；2—稳压阀；3—流量计；4—混合器；5—冷阱；6—恒温管；7—热导池；8—油浴箱；9—分配器；10—六通阀；11—定量管；12—样品管；13—皂膜流量计。四、实验步骤1.打开载气H2减压阀：调节载气流量为100ml/min左右，等待10-15min左右使其流量稳定后用皂膜流量计准确测量，并在整个实验过程中保持载气流速不变，将六通阀置于“测量位”。 2.打开N2减压阀：调节N2流量，使流量计读数为10ml

6、/min左右，用皂膜流量计准确测定混合气体总流量。 3.吸附仪电位调节：打开吸附仪电源开关，调节电流旋钮至最大，调节电压使电流为100mA，等待5-10min至调零显示稳定后，调节热导池电位粗调、细调旋钮，使热导池平衡，即调零输出信号为0。 1.设定计算参数：打开数据处理应用程序，在应用程序中分别对[设置]菜单中的[显示设置]、[计算参数设置]、[试样设置]子菜单各参数进行设置。当以气体标样来标定时，只需要使[试样设置]中各参数不为零即可。（由于气体作标样时只利用该软件的积分功能，待测样品比表面积需要人工计算求得，故标准样品重量和标准比表面积及待测样品重量这几个参数不用设定）。2

7、.低温吸附：将盛满液氮的液氮杯放第二个升降台上，调零后点击[吸附]，接下来转动升降开关使液氮杯逐渐上升，中间间隔5-10s（间隔时间视待测样品比表面积而定，待测样品比表面积越大，间隔时间相应要加长，其目的为防止样品管内气体瞬间冷缩和被吸附，将空气倒吸入热导池内）待调零显示基本稳定后，可认为吸附平衡，点击[完成]，调零，准备脱附。3.升温吸附：先调零，点击[开始]，降下液氮杯氮，得到待测样品的脱附峰和峰面积。待测样品脱附完毕后，将六通阀转至“标定位”，得到标定气体的峰和峰面积。（注