全自动比表面积与孔径分布仪

• 麦克公司的专利等温夹为白色多孔材料， 将液面恒定在同一水平面。冷浴液面下降 不影响样品管内自由体积。 而液位传感器 会有一个0.5mm的感应盲区，液面超过这 个高度才能感应到。
精确测试材料的比表面积，需要稳定真空系 统、精确自由体积校正（恒定液面装置）和 稳定精确的压力传感器。 TriStar 3000可以测定17埃－3000埃的孔径 范围，对于工业用户足够了。需要微孔的测 试可以用CO2测定，也可以用氮气测试，用 MP数据处理和t-plot得到微孔孔面积和孔体积 vs孔径的分布。
Within 0.073% full scale Within 0.15% of reading Within 0.12% of reading (for longterm stability)
3升杜瓦和专 升杜瓦和专 利等温夹
保证72小时无须添加 保证 小时无须添加 液氮测定微孔全吸附脱 附曲线， 附曲线， 专利的等温夹 确保整个过程 样品管和P 样品管和 0管 的液氮液面恒 定
350
500
300
Q u a n ti ty A d s o rb e d ( c m ? g S T P )
Q u a n ti ty A d s o r b e d ( c m ? g S T P )
400
250
200
300
150
200
100
100
50
0 0.00
0 0.00
0.05
0.10
0.15
Sg =
NAmVm 22400W
(m2/g)
Sg为催化剂的比表面积 N为阿伏伽德罗常熟； Am为吸附质分子的横截面积， Am=0.162m2 W为样品重量，g Vm为单分子层饱和吸附所需气体的体积，cm3
孔径分布的测定原理
• 从脱附等温线上找出相对压力P/P0所对应的V脱（mL/g） • V脱换算为液体体积VL （mL/g）
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
1.00
Relative Pressure (P/Po)
脱气的作用
• 样品必须加以足够程度的脱气，以保证放 出的杂质气体对测定压力无影响。 • 脱气的温度不应超过样品所承受的最高温 度，以避免因烧结而损失表面积。 • 150℃~200℃，脱水、干燥，10个小时 • 220℃左右，脱有机物，4~5小时
静态容量法
• 脱气后．将样品管放入冷阱(吸附一般在吸 附质沸点以下进行。如用氮气则冷阱温度 需保持在78K，即液氮的沸点)，并给定一 个P/P0值．达到吸附平衡后便可通过恒温的 配气管测出吸附体积V。这样通过一系列 P/P0及V的测定值，得到许多个点，将这些 数据点连接起来得到等温吸附线，反之降 低真空，脱出吸附气体可以得到脱附线， 所有比表面积和孔径分布信息都是根据这 些数据点带入不同的统计模型后计算得出。
VI
物理吸附：比表面和孔隙度分析 物理吸附：
微孔分析到0.01 微孔分析到
BET比表面 比表面
BET比表面（P/P0 在0.05-0.30） 比表面（ 比表面 ）
根据吸附线的类型来定性的判定吸 附质有某种类型的孔.
Isotherm Linear Plot 13X Reference (N2) (example) - Adsorption
自由体积测定入气口（ ） 自由体积测定入气口（He）
多种入气口
蒸汽吸附入气口
化学吸附排气口（ 化学吸附排气口（2020C） ）
化学吸附石英炉冷却系统入气口（ 化学吸附石英炉冷却系统入气口（2020 C） ）
独立真空系统，每个样品站独立传感器， 独立真空系统，每个样品站独立传感器，真 正做到三个样品的同时分析，提高测试效率， 正做到三个样品的同时分析，提高测试效率， 防止交叉污染。 防止交叉污染。
仪器主体是 manifold（歧 管），压力传 感器和真空系 统，manifold 是装有电磁阀 的一个多管路 歧管，内部体 积精确校正， 它用来给样品 管内进氮气， 来测定压力和 吸附量。
六种典型的吸附曲线
Type 1是典型的具有微孔的 是典型的具有微孔的 材料。 材料。 Type2和4是典型的无孔或有 和 是典型的无孔或有 较大孔的材料。 较大孔的材料。 Type3和5是典型的吸附分子 III 和 是典型的吸附分子 间的亲合力远远大于分子与 吸附剂间的亲合力， 吸附剂间的亲合力，而环境 对于孔和表面分析没有影响 。 Type6是无孔 、 表面完全均 是无孔、 是无孔 一的材料（很少） 一的材料（很少）。 V IV I II
200
Quantity Adsorbed (cm?g STP)
150
100
50
0 0.00
0.05
0.10
0.15
0.20
0.25
0.30
0.35
0.40
0.45
0.50
0.55
0.60
0.65
0.70
0.75
0.80
0.85
0.90
0.95
Relative Pressure (P/Po)
•图为13X分子筛的吸附曲线,很明显这是一类 线,即表明13X富含微孔.
全自动比表面积和孔隙分析仪
催化剂的表征
• 催化剂的表征是任何一项重要催化研究和 开发的不可缺少的部分。 • 催化剂的宏观物性，是指由组成各粒子或 粒子聚集体的大小、形状与孔隙结构所构 成的表面积、孔体积、形状及大小分布的 特点，以及与此有关的传递特性及机械强 度等。
• 表征催化剂可提供的信息：化学组成和结 构、纹理和机械性质、催化活性。 • 这些物性直接影响催化反应的动力学，因 此对催化剂的宏观结构进行表征应用范围 广泛。
V脱 1 VL = × 2
V孔 = (VL ) p / p0 =0.95
• 以VL / V孔（%）对rp作图，得到孔径分布的图形。
静态容量法、重量法的比较
• 容量法：测定已知量的气体在吸附前后的 体积差，进而得到气体的吸附量。 • 重量法：该法是直接测定固体吸附前后的 重量差。计算吸附气体的量。此法较容量 法准确， 但对天平的要求很高。 • 两种方法都需要高真空和预先严格脱气处 理。脱气可以用惰性气体流动置换或者抽 真空同时加热以清除固体表面上原有的吸 附物。
脱气站配备独立 真空系统和 1000mmHg传感器 传感器 及一个真空规
压力传感器
脱气站一个1000mmHg传 传 脱气站一个 感 分析站配一个1000mmHg传感器 传感器 分析站配一个 选配10mmHg、1mmHg传感器 、 选配 传感器
1000-mmHg Transducer 10-mmHg Transducer 1-mmHg Transducer
比表面积测定原理
• 化学吸附法：通过吸附质对多组分固体催 化剂进行选择吸附而测定各组分的表面积。 • 物理吸附法：通过吸附质对多孔物质进行 非选择性吸附来测定比表面积。主要有： BET法。
物理吸附和化学吸附的区别
By pass chemisorption
BET法测定原理
BET法：一直被认为是测定载体及催化剂比表面积标准的方法。它是基于吸 附等温式表达的多层吸附理论。 BET等温式：
测试原理—静态容量法 测试原理 静态容量法
吸附
脱附
静态容量法
静态容量法
Manifold配气管
• “Free-space” • 或叫死体积 （deadspace） ）
– 吸附气体占据 样品管的体积
13.454mmHg
定量进气 Q1
Vtube-Vsample
一定压力下吸附量（Q）＝Q1－Q自由空间
Relative Pressure (P/Po)
两幅图为Silica-Alumina及Silica Gel的吸脱附曲线,具有明显 的滞后环, 这个是第四类等温吸附曲线, 由此我们可以推测出吸 附质是含有介孔或大孔的.
吸附仪的外观
测试过程
3个样品脱气站脱气 独立真空系统 抽真空操作（ 抽真空操作（快速 防污、 、防污、精度高） 双脱气站均为 全自动程序控制 ，操作灵活 石英加热包可 程序升温到 450℃ ℃ 脱气条件可储 存再调用
• 一般选择氦气测试自由空间，因为在液氮温度下 或者常温下，氦气对于几乎所有样品都是惰性的， 所以样品和样品管内壁不会吸附氦气，氦气的压 力可以精确反应出自由空间的大小。 • 氮气则不同，在常温下，氮气对很多样品就会 发生吸附，如活性炭，沸石等微孔材料。所以氮 气做自由空间会带来很大误差。液氮温度下氮气 活性非常强，就会直接吸附，所以氮气作为测试 气体，却不能校正自由空间。 •
• 自由空间参与的是液氮温度下的计算，所以存在 一个问题。就是液氮液面会把自由空间分割成冷 热两个部分。液面以下是冷自由空间，液面以上 是热自由空间，这样就需要引入热力学梯度校正。 • 仪器软件已经内置这些校正。但是我们知道，液 氮会不断挥发，进口的杜瓦（类似保温瓶）可以 保持较长时间的液氮，但是液氮液面还是会在不 断变化，所以需要一个装置把液面恒定，否则热 力学梯度校正就会失效。
Isotherm Linear Plot
Isotherm Linear Plot Silica-Alumina (example) - Adsorption Silica-Alumina (example) - Desorption