比表面积的测定与计算

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比表面积的测定与计算

比表面积的测定与计算比表面积的测定与计算1． Langmuir 吸附等温方程――Langmuir 比表面（1） Langmuir 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。

（2）等温方程吸附速率：

ra(1-)P ra=ka(1-)P 脱附速率 rd rd=kd 达到吸附平衡时：

ka(1-)P=kd 其中， =Va/Vm（Va―气体吸附质的吸附量； Vm--单分子层饱和吸附容量， mol/g），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/（1+BP），整理可得：

P/V = P/ Vm+ 1/BVm 以 P/V～P 作图，为一直线，根据斜率和截距，可以求出 B 和 Vm 值（斜率的倒数为 Vm），因此吸附剂具有的比表面积为：

Sg=VmAm A Avogadro 常数 (6.023x1023/mol) m 一个吸附质分子截面积(N2 为 16.2x10-20m2)，即每个氮气分子在吸附

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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。

2． BET 吸附等温方程――BET 比表面（目前公认为测量固体比表面的标准方法）（1） 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，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。

（2） 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:（C-1） / 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 16.225 气，吸附温度在氮气的液 BET 二常数公式适合的 P/P 范围：

0.05～0.2 用 BET 法测定固体比表面，最常用的吸附质是氮化点 77.2K 附近。

低温可以避免化学吸附的发生。

---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 将相对压力控制在 0.05～0.25 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。

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。

（3） 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。

（4）单点法氮吸附 C 常数一般都在 50300 之间，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 0.200.25 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

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算比表面积。

3． V-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（即 t-Plot 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（BET 和 Langmuir 法计算出的都是催化剂的总比表面积）。

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(1m 2 /g)样品的比表面测定比表面（1m2/g）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（标准态）减去样品管中未被吸附的气体的体积（标准态）。

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（未吸附之前）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