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BET容量法测定吸附剂比表面积周韬摘要：实验根据BET公式，利用自动吸附仪测定微球硅胶对液氮的吸附，即通过测定一定的相对压力下的吸附量，定量地对硅胶颗粒的比表面积进行了测定。实验中，液氮的吸附量用液氦进行标定。关键词：BET公式；吸附量；1 前言在测定微孔或者介孔等材料的比表面积实验中，最常用的BET法分为静态法和动态法[1]。动态法中的容量法测定过程机械化程度高，测定结果比较准确，所以是一种常用的测定方法。彭人勇等人在“BET氮气吸附法测粉体比表面积误差探讨[2]”一文中提到了BET公式的适用范围。公式是按多层物理吸附模型推导出的。在液氮低温下,N2 在绝大多数固体表面上的吸附是物理吸附。当相对压力很小的时候, 氮分子数离多层吸附的要求太远, 此时试验的点将偏离BET 图的直线。另外, 当相对压力变得较大时,除了吸附外,还会发生毛细管凝聚现象, 丧失了内表面, 妨碍了多层物理吸附的层数进一步增加。此时,BET 图偏离直线往上翘。对大多数样品说来, BET 公式的志向方位是相对压力在0.05 ～ 0.35 之间。低温氮吸附容量法测催化剂比表面积的理论依据是Langmuir方程和BET方程[3]。Langmuir吸附模型假定条件为：⑴吸附是单分子层的, 即一个吸附位置只吸附一个分子；⑵被吸附分子间没有相互作用力；⑶吸附剂表面是均匀的。BET方程模型条件为：(1)吸附剂表面可扩展到多分子层吸附；(2)被吸附组分之间无相互作用力, 而吸附层之间的分子力为范德华力；(3)吸附剂表面均匀；(4)第一层吸附热为物理吸附热, 第二层为液化热；(5)总吸附量为各层吸附量的总和, 每一层都符合Langmuir 公式。所以，根据前人的经验，在本次实验中，用液氮维持样品的低温使被吸附分子间几乎没有相互作用。并且在相对压力为0.05-0.30之间进行取点实验。2 实验部分2.1原理2.1.1 测定比表面积需要测定的数据微孔硅胶一类物质的比表面积计算方法如下：式中：A为该物质的比表面积，m2.g-1；为吸附剂表面形成一个单分子层时的吸附量，即饱和吸附量，mol.g-1；NA 为阿伏伽德罗常数；σ为一个分子的截面积，m2。本次实验中，测定微孔硅胶的比表面积，采用液氮作为吸附剂，而液氮的分子截面积在试验温度下为已知的常数，所以实验中在只需要测定饱和吸附量即可。2.1.2 按BET测定饱和吸附量在恒温条件下，吸附量和吸附质之间的相对压力的关系式，即BET公式如下：式中：V为在相对压力为p/p0下达到平衡时的吸附量，mol.g-1；为吸附剂表面形成一个单分子层时的吸附量，即饱和吸附量，mol.g-1；p为吸附达到平衡时吸附质的压力；p0为在给定吸附温度下，吸附质的饱和蒸汽压；C为常数，与温度、吸附热和凝聚热等有关。将上式进行移项处理，可以得到一个关于V和的关系式，如下 ：由对p/p0作图，可以得到一条直线，直线的斜率为a,截距为b，由上面的公式推导可知，可以通过a，b计算得出：所以，如果压测定，就需要控制不同的相对压力，测出一系列的值，通过做图法求得。综上所述，对于实验材料比表面积的测定就转化为了控制一定温度，在不同相对压力下测定的值。2.1.3 一系列V值的测定方法实验测定的流程图如下：图1容量法测定比表面积流程图1.减压阀；2.稳流阀；3.流量计；4.混合器；5.冷阱；6恒温管；7.热导池；8.恒温箱；9.流通阀；10.定体积管；11.样品吸附管；12.皂膜流量计在一定温度下，分别向抽真空的定体积管（体积已知）通入N2和He。首先He进入定体积管时测得一个压力值，然后打开样品管时气体进入，再一次测得一个压力值，由于样品不对He发生吸附现象，所以根据理想气体状态方程，可以求出样品管的死体积。再次将样品管与定体积管抽真空，之后按照相同方向其中通入N2，依然在定体积管中测定压力，让后打开样品管阀门，稳定后测定一次压力，由于N2被吸附，与He计算出的体积会存在差值，而差值就是吸附量。继续通入一定量的N2,改变相对压力，重复测定，即可以得到前文所述的用于线性拟合的数据。2.2实验方法2.2.1仪器与试剂仪器NOVA 4000e自动吸附仪1台；样品管；填充棒；电子天平1台；液氮罐1只；杜瓦瓶1只；试剂 液氮；微孔硅胶。2.2.2实验方法①差值法称取样品质量。在电子天平准确称取样品管的质量，称取大约2g的样品于样品管中，放入自动吸附仪在大约250℃的温度下对样品持续抽真空1h，关闭加热电源，在仪器中自然冷却至60-70℃左右，取出，用电子天平准确称取样品管加上样品的质量，用差值法算出样品的准确质量。在样品管中插入填充棒。②设置仪器数据。将样品管和样品安装在自动吸附仪上，并装上有液氮的杜瓦瓶。设置仪器数据，真空要求是在90s内系统压力不再改变，将此压力校零；