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1、一、 比表面积的定义及计算一克多孔固体所具有的总表面积（包括外表面积和内表面积）定义为比表面，以 m2/g 表示。粒子的比表面积(specific surface area)的表示方法根据计算基准不同可分为体积比表面积 SV 和重量比表面积 SW。Sw=6/rdvs； Sv=6/dvsSw ,Sv 分别为重量和体积比表面积，r 为粒子真密度dvs 体积面积平均数径。比表面积是表征粉体中粒子粗细的一种量度，也是表示固体吸附能力的重要参数。可用于计算无孔粒子和高度分散粉末的平均粒径。粒子的比表面积形状系数越接近于 6，该粒子越接近于球体或立方体，不对称粒子的比表面积形态系数大于 6，常见粒子的比表
2、面积形状系数在 68 范围内。二、 比表面积的测量方法直接测定粉体比表面积的常用方法有：气体吸附法、气体透过法；气体透过法只能测粒子外部比表面积，粒子内部空隙的比表面积不能测，因此不适合用于多孔形粒子的比表面积的测定。还有溶液吸附、浸润热、消光、热传导、阳极氧化原理等方法。a) BET 色谱法BET 吸附理论的基本假设是：在物理吸附中，吸附质与吸附剂之间的作用力是范德华力，而吸附分子之间的作用力也是范德华力。所以当气相中的吸附质分子被吸附在多孔固体表面上之后，它们还可能从气相中吸附同类分子。因此吸附是多层的，但同一层吸附分子之间无相互作用，吸附平衡是吸附和解吸附的动态平衡；第二层及其以后各层分
3、子的吸附热等于气体的液化热，根据这个假设，推导得到 BET 方程式如下：14(1)式中：混合气中氮的分压PS吸附平衡温度下吸附质的饱和蒸汽压Vm铺满一单分子层的饱和吸附量（标准态）C 与第一层吸附热及凝聚热有关的常数Vd不同分压下所对应的固体样品吸附量（标准状态下）选择相对压力在 0.050.35 范围内。实验得到与各相对相应的吸附量 Vd 后，根据 BET公式，将对作图，得一条直线，其斜率为，截距由斜率和截距可以求得单分子层饱和吸附量 Vm 14(2)根据每一个被吸附分子在吸附表面上所占有的面积，即可计算出每克固体样品所具有的表面积。因此，固体的比表面积可表示为W 为所测固体的质量。本实验采
4、用 H2 气作载气，故只能测量对 H2 不产生吸附的样品。在液氮温度下，H2 和N2 的混合气连续流动通过固体样品，固体吸附剂对 N2 产生物理吸附。BET 多分子层吸附理论的基本假设，使 BET 公式只适用于相对压力在 0.050.35 之间的范围。因为在低压下，固体的不均匀性突出，各个部分的吸附热也不相同，建立不起多层物理吸附模型。在高压下，吸附分子之间有作用，脱附时彼此有影响，多孔性吸附剂还可能有毛细管作用，使吸附质气体分子在毛细管内凝结，也不符合多层物理吸附模型。ii. ST03 型比表面测定仪的仪器构造及测量原理：主要部件：共分四个部分。仪器的左侧为样品测定室和切换阀箱。样品测定室中
5、有样品管，可用螺帽与主机联接，并随时可以调换。测定室后面为冷阱箱，箱内有两支冷却管，由四个接头连接。打开切换阀的上箱盖可以看到标记。若双气路法测定样品时，两冷却管按12、34 连接法接，若单气路测（连续流动法）则用一支冷却管连 23 两个接头。冷却管的作用是用来净化 N2 和 H2 气（或其他载气，吸附气） ，以在液氮温度下除去其他杂质。仪器右侧分上下两层，上层为气路系统，包括检测器，稳压阀，阻力阀，三通阀，前后混合器。下层为电器部分，包括热导池和恒温炉的供电部分。见图 14-1 流量用皂膜流量计测量。记录脱附量用记录仪或数字积分仪记录。iii. 测量原理：本实验通过色谱峰大小面积的测量来求算
6、固体样品的吸附量。而色谱峰的测量是通过检测器热导池来测量的。热导池是目前色谱仪上应用较广泛的一种检测器。它是由四个置于不锈钢池体内的热敏元件组成的直流电桥，其检测原理是基于各种气体有不同的热导性能，不同气体组分通过热导池的热敏元件时，引起通电的元件本身的温度产生变化，阻值产生变化而导致不平衡电信号产生。这种电信号经微电流放大，通过记录仪记录下来。这就是色谱峰。热导池检测器的结构简单，稳定性好，灵敏度适宜，线性范围宽。b) 固液吸附法测定固体比表面的方法很多，常用的有 BET 低温吸附法、电子显微镜法和气相色谱法，但它们都需要复杂的仪器装置或较长的实验时间。而溶液吸附法则仪器简单，操作方便。本实
7、验用次甲基蓝水溶液吸附法测定活性炭的比表面。此法虽然误差较大，但比较实用。活性炭对次甲基蓝的吸附，在一定的浓度范围内是单分子层吸附，符合朗格缪尔(Langmuir)吸附等温式。根据朗格缪尔单分子层吸附理论，当次甲基蓝与活性炭达到吸附饱和后，吸附与脱附处于动态平衡，这时次甲基蓝分子铺满整个活性炭粒子表面而不留下空位。此时吸附剂活性炭的比表面可按下式计算： (1)式中，S0 为比表面(m2kg-1)；C0 为原始溶液的浓度；C 为平衡溶液的浓度；G 为溶液的加入量(kg)；W 为吸附剂试样质量(kg) ；2.45106 是 1kg 次甲基蓝可覆盖活性炭样品的面积(m2kg-1)。本实验溶液浓度的测量是借助于分光光度计来完成的，根据光吸收定律，当入射光为一定波长的单色光时，某溶液的吸光度与溶液中有色物质的浓度及溶液的厚度成正比，即：A=KCL。式中，A 为吸光度；K 为常数；C 为溶液浓度；L 为液层厚度。实验首先测定一系列已知浓度的次甲基蓝溶液的吸光度，绘出 AC 工作曲线，然后测定次甲基蓝原始溶液及平衡溶液的吸光度，再在 AC 曲线上查得对应的浓度值，代入(1)式计算比表面
