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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划材料比表面积比表面积的测定与计算比表面积的测定与计算1Langmuir吸附等温方程Langmuir比表面Langmui(转载于:写论文网:材料比表面积)r理论模型吸附剂的表面是均匀的，各吸附中心的能量相同；吸附粒子间的相互作用可以忽略；吸附粒子与空的吸附中心碰撞才有可能被吸附，一个吸附粒子只占据一个吸附中心，吸附是单层的，定位的；在一定条件下，吸附速率与脱附速率相等，达到吸附平衡。等温方程吸附速率：ra(1-)Pra=ka(1-)P脱附速率rdrd=kd达到吸附平衡时：ka(1-)P
2、=kd其中，=Va/Vm，为吸附剂表面被气体分子覆盖的分数，即覆盖度。设B=ka/kd，则：=Va/Vm=BP/，整理可得：P/V=P/Vm+1/BVm以P/VP作图，为一直线，根据斜率和截距，可以求出B和Vm值，因此吸附剂具有的比表面积为：Sg=VmAmAAvogadro常数(/mol)m一个吸附质分子截面积(N2为)，即每个氮气分子在吸附剂表面上所占面积。本公式应用于：含纯微孔的物质；化学吸附。2BET吸附等温方程BET比表面BET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，
3、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常数等温方程。因为实验的目的是要求出C和Vm，故又称为BET二常数公式。BET比表面积实验测定固体的吸附等温线，可以得到一系列不同压力P下的吸附量值V对P/P作图，为一直线，截距为1/Vm斜率为:/VmC。Vm=1/(截距斜率)吸附剂的比表面积为：SBET=VmAm此公式目前测比表面应用最多；以77K，氮气吸附为准，此时?25气，吸附温度在氮气的液BET二常数公式适合的P/P范围：用BET法测定固体比表面，最常用的吸附质是氮化点附近。低温可以避免化学吸附的发生。将相对压力控制在之间，是因为当相对压力低于时，不易建
4、立多层吸附平衡；高于时，容易发生毛细管凝聚作用。BET二常数方程式中，参数C反映了吸附质与吸附剂之间作用力的强弱。C值通常在50300之间。当BET比表面积大于500m2/g时，如果C值超过300，则测试结果是可疑的。高的C值或负的C值与微孔有关，BET模型如果不加修正是不适合结它们的分析的。B点法B点对应的第一层吸附达到饱和，其吸附量VB近似等于Vm，由Vm求出吸附剂表面积。C值通常在50300之间。当BET比表面积大于500m2/g时，如果C值超过300，则测试结果是可疑的。高的C值或负的C值与微孔有关，BET模型如果不加修正是不适合结它们的分析的。单点法氮吸附C常数一般都在50300之间
5、，所以在BET作图时截距常常很小。因此在比较粗略的计算中可忽略，即把P/P0在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。3V-t作图法求算比表面计算比表面积还可以用经验的层厚法。此法在一些情况下可以分别求出不同尺寸的孔的比表面。V=St,由V、t可以求出比表面积。具体方法在后面孔分布中一并介绍。4低比表面(1m2/g)样品的比表面测定比表面样品的比表面测定2低温氮吸附法测比表面的下限，一般是1m2/g样品管中的气体吸附质的体积减去样品管中未被吸附的气体的体积。在用氮作吸附质的情况下，对比表面积很小的样品，吸附量的测定将导致很大的误差。因为，此时吸附量很小，而在液氮
6、温度下作为吸附质的氮饱和蒸气压与大气压相近，所以，在实验范围的一定相对压力下，达到吸附平衡后残留在样品管中的氮气量仍然很大，与最初转移到样品管中的总氮量相差无几，不容易测准。氪吸附法最大的优点就是在液氮温度下氪的饱和蒸气压只2毫米汞柱左右，所以，在吸附等温线的测定范围内，达到吸附平衡后残留在死空间中的未被吸附的氪气量变化就会很大，可以测得准确，因此氪气适合于低比表面固体的测定。5.活性表面积的测定BET法测定的吸附剂总表面积，而通常是其中的一部分才有活性，这部分叫活性表面，可采用“选择性化学吸附”方法测定活性表面的面积，如表面氢氧滴定方法。许多高比表面积的吸附剂是孔状的，对于这样的物质，经常要
7、区分外比表面和内表面。外表面是指独立颗粒或结块的外围面积。但因为在原子尺度上，固体的表面很少是光滑的，因此要准确定义是有困难的。一般约定为：外表面包括所有突出物以及那些宽度大于深度的裂缝的表面。内表面为所有深度大于宽度的裂缝、孔、洞的壁。测试方法分类比表面积测试方法有两种分类标准。一是根据测定样品吸附气体量多少方法的不同，可分为：连续流动法、容量法及重量法；另一种是根据计算比表面积理论方法不同可分为：直接对比法比表面积分析测定、Langmuir法比表面积分析测定和BET法比表面积分析测定等。同时这两种分类标准又有着一定的联系，直接对比法只能采用连续流动法来测定吸附气体量的多少，而BET法既可以
8、采用连续流动法，也可以采用容量法来测定吸附气体量。连续流动法连续流动法是相对于静态法而言，整个测试过程是在常压下进行，吸附剂是在处于连续流动的状态下被吸附。连续流动法是在气相色谱原理的基础上发展而来，由热导检测器来测定样品吸附气体量的多少。连续动态氮吸附是以氮气为吸附气，以氦气或氢气为载气,两种气体按一定比例混合，使氮气达到指定的相对压力，流经样品颗粒表面。当样品管置于液氮环境下时，粉体材料对混合气中的氮气发生物理吸附，而载气不会被吸附，造成混合气体成分比例变化，从而导致热导系数变化，这时就能从热导检测器中检测到信号电压，即出现吸附峰。吸附饱和后让样品重新回到室温，被吸附的氮气就会脱附出来，形
9、成与吸附峰相反的脱附峰。吸附峰或脱附峰的面积大小正比于样品表面吸附的氮气量的多少，可通过定量气体来标定峰面积所代表的氮气量。通过测定一系列氮气分压P/P0下样品吸附氮气量，可绘制出氮等温吸附或脱附曲线，进而求出比表面积。通常利用脱附峰来计算比表面积。特点：连续流动法测试过程操作简单，消除系统误差能力强，同时具有可采用直接对比法和BET方法进行比表面积理论计算。容量法容量法中，测定样品吸附气体量多少是利用气态方程来计算。在预抽真空的密闭系统中导入一定量的吸附气体，通过测定出样品吸脱附导致的密闭系统中气体压力变化，利用气态方程P*V/T=nR换算出被吸附气体摩尔数变化。直接对比法直接对比法比表面积
10、分析测试是利用连续流动法来测定吸附气体量，测定过程中需要选用标准样品。并联到与被测样品完全相同的测试气路中，通过与被测样品同时进行吸附，分别进行脱附，测定出各自的脱附峰。在相同的吸附和脱附条件下，被测样品和标准样品的比表面积正比于其峰面积大小。计算公式如下：Sx：被测样品比表面积S0：标准样品比表面积，Ax：被测样品脱附峰面积A0：标准样品脱附峰面积Wx：被测样品质量W0：标准样品质量优点：无需实际标定吸附氮气量体积和进行复杂的理论计算即可求得比表面积；测试操作简单，测试速度快，效率高缺点：当标样和被测样品的表面吸附特性相差很大时，如吸附层数不同，测试结果误差会较大。直接对比法仅适用于与标准样
11、品吸附特性相接近的样品测量，由于BET法具有更可靠的理论依据，目前国内外更普遍认可BET法比表面积测定。BET比表面积测定法BET理论计算是建立在Brunauer、Emmett和Teller三人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：P:吸附质分压P0:吸附剂饱和蒸汽压V:样品实际吸附量Vm:单层饱和吸附量C：与样品吸附能力相关的常数由上式可以看出，BET方程建立了单层饱和吸附量Vm与多层吸附量V之间的数量关系，为比表面积测定提供了很好的理论基础。BET方程是建立在多层吸附的理论基础之上，与许多物质的实际吸附过程更接近，因此测试结果可靠性更高。实际测试过程中，通常实测
12、3-5组被测样品在不同气体分压下多层吸附量V，以P/P0为X轴，为Y轴，由BET方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率和截距，从而求得Vm值计算出被测样品比表面积。理论和实践表明，当P/P0取点在范围内时，BET方程与实际吸附过程相吻合，图形线性也很好，因此实际测试过程中选点需在此范围内。由于选取了3-5组P/P0进行测定，通常我们称之为多点BET。当被测样品的吸附能力很强，即C值很大时，直线的截距接近于零，可近似认为直线通过原点，此时可只测定一组P/P0数据与原点相连求出比表面积，我们称之为单点BET。与多点BET相比，单点BET结果误差会大一些。若采用流动法来进行BET测定，测量系统需具备能
13、精确调节气体分压P/P0的装置，以实现不同P/P0下吸附量测定。对于每一点P/P0下BET吸脱附过程与直接对比法相近似，不同的是BET法需标定样品实际吸附气体量的体积大小，而直接对比法则不需要。特点：BET理论与物质实际吸附过程更接近，可测定样品范围广，测试结果准确性和可信度高，特别适合科研及生产单位使用。无机材料工艺实验实验三、粉体比表面积的测定一、实验目的及意义掌握ST-08比表面积测定仪的工作原理及测定方法；学会对实验结果的正确分析。二、实验原理比表面积是指每克物质的表面积总和，是用于评价粉体材料的活性、吸附、催化等多种性能的重要物理属性。在石油化工中的固体催化剂、防毒过滤用的吸附剂、建
14、筑材料用的水泥、陶瓷、钢铁冶金中的原料都是固体粉末，这些固体具有很大的比表面积，在使用过程中，它们的物理及化学过程都是在这些表面进行的，因此测定固体比表面积参数，在生产科研过程中具有重要意义。ST-08系列比表面测定仪是根据是根据低温吸附原理对固体比表面积进行测定的仪器，仪器用氢气或氦气做载气，氮气做吸附气，按一定比例混装在一个高压气瓶内，当混合气体通过样品管，装有样品的样品管浸入液氮中时，混合气中的氮气被样品表面吸附，当样品表面吸附氮气达到饱和时，则可开始解吸，利用热导池参比臂电位差，经计算机计算出被测样品的表面积值。三、实验步骤1、实验准备1）样品管的清洗、烘干。2）样品的预处理即先将适当筛目的被测固体样品放入一U形玻璃管中，然后在通惰性气体情况下在温度为120左右预处理2-4小时，以除去水气等。如果样品许可，温度可升高一些，应视具体情况而定。3）标准样品的选择一般选择标准样品的表面值与被测表面积越接近，测出的误差就越小。4）装填样品量的选择填装量的选定，要视样品比重大小，表面积大小而定，原则是使用时测定的四个样品在吸附总量上差别不大，在同一数量级上，一般认为样品量以使得N2气的吸附量在5ml左右为宜，所以表面积大的样品应少装一些，而表面积小的样品应多装一些。5）样品量的称量称量要求用万分之一电子天平称样。对于易吸潮的样品，应在烘箱内装填，并在称量
