全自动比表面积与孔径分布仪

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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。
气体吸附等温线
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气体吸附等温线
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气体吸附测定比表面积、孔分布
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气体吸附测定比表面积、孔分布
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Langmuir吸附理论
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吸附理论
• 朗格缪尔理论:单层均匀吸附,实际吸附 不可能完全是单层吸附,可能是多层吸附, 因此要对计算表面积时要对朗格缪尔理论 进行矫正
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• 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。
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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。
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测试过程
3个样品脱气站脱气
样品管转移
分析站进行分析
独立真空系统 抽真空操作(快速 、防污、精度高)
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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。
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。

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• 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。
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静态容量法
13.454mmHg
Manifold配气管
定量进气 Q1
• “Free-space” • 或叫死体积
(deadspace)
– 吸附气体占据 样品管的体积
Vtube-Vsample
一定压力下吸附量(Q)=Q1-Q自由空间
样品管内样品吸附 气体达到平衡
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• 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,来测定压力点和 吸附量。 Vm是manifold体积,出厂前已经 校正,作为仪器内部参数,Vsample叫做自 由空间,就是样品管内部除去样品的体积。
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多孔材料几个重要物理参数
固体多孔材料的物理参数: 比表面积:单位质量固体所具有的表面积(包括外表面 积和内表面积) 孔容:单位质量固体所具有的孔的总体积; 孔径分布:不同尺寸的孔所占的比例分布;
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多孔材料孔的介绍
不同的孔(微孔、介孔和大孔)可视作固体内的孔、通 道或空腔,或者是形成床层、压制体以及团聚体的固体 颗粒间的空间(如裂缝或空隙)。
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• 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
对于只含一种吸附质的混合物,在一定温度下吸附质的 平衡吸附量与其浓度或分压间的函数关系的图线,称为 吸附等温线。
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吸附的基本原理
对于压力不太高的气体混合物,惰性组分对吸附等温线基 本无影响; 而液体混合物的溶剂通常对吸附等温线有影响。 同一体系的吸附等温线随温度而改变。温度愈高,平衡吸 附量愈小。 当混合物中含有几种吸附质时,各组分的平衡吸附量不同, 被吸附的各组分浓度之比,一般不同于原混合物组成,即 分离因子(见传质分离过程)不等于1。 吸附剂的选择性愈好,愈有利于吸附分离。
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BET比表面积测定
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BET比表面积测定注意事项
BET方法已经成为最流行的比表面积计算方法,可是BET 的最初假设和应用限制逐渐被人们忽略。 随着仪器分析的自动化和微孔材料研究的流行,人们将 分析仪器当作测量仪器使用,导致了被仪器误导的错误 结果。 因此,近年来,人们开始重新探索和研究这些问题,对 BET方程的适用范围提出新的见解。
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孔径分布的测定原理
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孔径分布的测定原理
• 孔径计算 • 孔结构的计算必须考虑材料的固有性质,
如表面极性、孔型(圆柱孔、狭缝孔、球 状孔等)甚至孔与孔之前的连接方式等。 目前计算孔分布的方法包括计算介孔分布 常用的BJH法,计算微孔常用的HK法、SF法。 正确地计算材料的孔分布不仅要求实验的 准确性,更要求对样品性质有清晰的认识, 选择正确的计算方法和模型。
BET法测定原理
• 在P/P0为0.05-0.35范围内可理解为在 较低的压力下,属于单层吸附,因此可得 一直线, 通过斜率和截距可求得Vm(单层饱 和吸附量)。

比表面积= VmN0σ/22400w

N0σ为阿伏伽德罗常数,6.022 x
1023

σ为一个吸附分子截面积,即单个
被吸附的气体分子所占有的面积。
3.毛细管凝聚过程: 如果样品含有介孔,继续增加气体分
子的通入量会导致多层吸附。持续地多层 吸附伴随着毛细管凝聚过程。毛细管凝聚 是在孔道中的被吸附气体随分压比增高而 转化为液体的过程
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测试原理—静态容量法
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吸附 脱附
气体吸附等温线
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气体吸附等温线
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气体吸附等温线
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全自动比表面积和孔隙分析仪
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TriStar 3020
• 比表面积 • 孔径分布
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气体吸附理论
• 表面面积是固体特性的一个重要的因数 • 例如,表面面积影响药品的溶解速度、工业触媒
的活性、水泥的水化速度、空气和水的净化剂的 吸附能力等。每当固体物质被分割成较小的颗粒 时,新的表面就形成了,从而表面面积增加了。 与此相似,当颗粒内部(由于溶解、分解或其它 一些物理或化学方法)形成了孔洞,其表面面积 也增加了。例如:仅仅1克活性碳的表面面积就可 能达到2000 平方米之多!
1)压汞法; 2物理吸附法。
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材料比表面积、孔径测定
对于多孔材料,除了比表面积外,孔的形状、孔的尺寸 及其分布(孔径及孔径分布)、孔容、也是表征多孔材 料的重要物理参数。 比表面积、孔径分布、孔容的测定方法:
1)压汞法; 2物理吸附法。
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物理吸附测定材料比表面积、孔分布
固体多孔材料的比表面积、孔径是重要的物理参数。
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BET比表面(P/P0 在0.05-0.30)
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BET比表面积测定注意事项
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BET比表面积测定注意事项
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BET比表面积测定注意事项
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BET比表面积测定注意事项
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BET比表面积测定注意事项
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BET比表面积测定注意事项
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BET比表面积测定注意事项
• 广义地讲,指固体表面对气体或液体的吸着现象。固体称为吸附剂, 被吸附的物质称为吸附质。
• 吸附属于一种传质过程,物质内部的分子和周围分子有互相吸引的引 力,液体或固体物质的表面可以吸附其他的液体或气体,尤其是表面 面积很大的情况下,这种吸附力能产生很大的作用,所以工业上经常 利用大面积的物质进行吸附,如活性炭、水膜等。
除了可测定孔外,固体中可能还有 一些闭孔,这些孔与外表面不相通, 且流体不能渗入。本标准不涉及闭 孔的表征。
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多孔材料孔的介绍
孔的形状:
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多孔材料孔的介绍
不同的孔(微孔、介孔和大孔)的定义:
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材料比表面积、孔径测定
对于多孔材料,除了比表面积外,孔的形状、孔的尺寸 及其分布(孔径及孔径分布)、孔容、也是表征多孔材 料的重要物理参数。 比表面积、孔径分布、孔容的测定方法:
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。
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BET比表面积测定
采用BET理论模型来计算比表面积:
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BET比表面积测定
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BET比表面积测定
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BET比表面积测定
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BET比表面积测定
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孔径分布的测定原理
• 孔径数据 • • 孔径与孔体积可从吸附或脱附数据求得
• • 孔的总体积(V)从吸附总的气体体积转化
成液体体积而得
• • 平均孔径从简单的柱状求得
d
4V A
A 是BET表面积
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孔径分布的测定原理
• 孔结构的测定 • 气体吸附法测定孔径的经典方法是以毛细
管凝聚理论为基础的Kelvin公式(最简化的 孔模型) •
但是由于没有工具进行直接测量,人们就根据物理吸附 的特点,以气体分子作为探针(其分子的截面积是已知 的),创造一定条件,使气体分子覆盖于被测样品的整 个表面(吸附),通过被吸附的分子数乘以分子截面积 即作为样品的比表面积。
比表面积的测量包括能够到达表面的全部气体,无论外 部还是内部。
物理吸附一般是弱的可逆吸附,因此固体必须被冷却到吸附质的沸点温度,并且 确定一种方法从可能的单分子覆盖中计算表面积。 比表面和孔径分析仪器就是创造相应条精品件课,件实现复杂计算的这样一种仪器。
精品Baidu Nhomakorabea件
内容提要
1.1 吸附的概念、分类、原理 1.2 比表面积、孔径分布测定的方法及原理 1.3 TriStar 3020全自动比表面积和孔隙分析

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吸附的分类
• 当流体与多孔固体接触时,流体中某一组分或多个组分在固体表面处 产生积蓄, 此现象称为吸附。
• 吸附也指物质(主要是固体物质)表面吸住周围介质(液体或气体) 中的分子或离子现象。
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吸附的分类
根据吸附质与吸附剂表面分子间结合力的性质,可分为 物理吸附和化学吸附。
物理吸附由吸附质与吸附剂分子间引 力所引起,结合力较弱,吸附热比较 小,容易脱附,如活性炭对气体的吸 附。 化学吸附则由吸附质与吸附剂间的化 学键所引起,犹如化学反应,吸附常 是不可逆的,吸附热通常较大,如气 相催化加氢中镍催化剂对氢的吸附。
在化工生产中,吸附专指用固体吸附剂处理流体混合物,将其中所含的一种或几种组分吸附 在固体表面上,从而使混合物组分分离,是精品一课种件属于传质分离过程的单元操作,所涉及的 主要是物理吸附。吸附分离广泛应用于化工、石油、食品、轻工和环境保护等部门。
吸附的基本原理
当液体或气体混合物与吸附剂长时间充分接触后,系统 达到平衡,吸附质的平衡吸附量(单位质量吸附剂在达 到吸附平衡时所吸附的吸附质量),首先取决于吸附剂 的化学组成和物理结构,同时与系统的温度和压力以及 该组分和其他组分的浓度或分压有关。
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吸附仪的外观
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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, 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。
TriStar 3020
• 比表面积 • 孔径分布
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气体吸附过程的静态描述
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气体吸附过程的静态描述
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气体吸附过程的静态描述
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气体吸附过程的描述
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气体吸附过程的描述
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气体吸附过程的描述
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气体吸附过程的描述
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气体吸附过程的静态描述
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