BET法测定固体物质的比表面讲解

1、实验九 BET容量法测定固体物质的比表面预习提示：1、了解实验的目的及原理，明确所测物理量。2、熟悉操作步骤，回答下列提问：一、实验目的1、通过测定固体物质的比表面掌握比表面测定仪的基本构造及原理2、学会用BET容量法测定固体物质比表面的方法3、通过实验了解BET多层吸附理论在测定比表面中的应用 二、实验内容本实验包括固体物质的制备和 比表面测定两个方面的内容。 三、实验要求本实验为设计型实验，对固体物质的制备学生需查阅相关文献并设计制备方案，在一定的实验条件下制备。固体物质比表面的测定和比表面测定仪的使用需在教师的指导下进行。 四、实验准备查阅文献，设计固体物质制备的实验方案，并准备所需药品

2、和仪器。五、实验原理、方法和手段BET法测定比表面是以氮气为吸附质，以氨气或氢气作载气，两种气体按一定比例混合，达到指定的相对压力，然后流过固体物质。当样品管放入液氮保温时，样品即对混合气体中的氮气发生物理吸附，而载气则不被吸附。这时屏幕上即出现吸附峰。当液氮被取走时， 样品管重新处于室温， 吸附氮气就脱附出来， 在屏幕上出现脱附峰。 最后在混合气中注入已 知体积的纯氮，得到一个校正峰。根据校正峰和脱附峰的峰面积，即可算出在该相对压力下样品的吸附量。改变氮气和载气的混合比，可以测出几个氮的相对压力下的吸附量，从而可根据BET公式计算比表面。 BET公式：p1 (C -1) p(9-1)=-TV

3、(Po -P)VmCVmC Po式中，P氮气分压，（Pa）Po吸附温度下液氮的饱和蒸气压，（Pa）Vm样品上形成单分子层需要的气体量，（mL）V被吸附气体的总体积，（mL）C 与吸附有关的常数。以p 对作图可得一直线，其斜率为9 ,截距为-,由此可得:V（Po -P）PoVmCVmCVm1斜率截距(9-2)若已知每个被吸附分子的截面积，可求出被测样品的比表面，即:VmNAA18(9-3)Sg =m j 10 2240W式中，Sg被测样品的比表面，m2/gNa阿佛加得罗常数，Am 被吸附气体分子的截面积，（nm）W被测样品质量，g;BET公式的适用范围为：p/p0=0.050.35,这是因为比压

4、小于 0.05时，压力大小建立不起多分子层吸附的平衡，甚至连单分子层物理吸附也还未完全形成。在比压大于0.35时，由于毛细管凝聚变得显著起来，因而破坏了吸附平衡。 六、实验条件（仪器和试剂）F-Sorb 3400型比表面和孔径测定仪 1套（含微机与打印）；氮气瓶1个；氨气瓶1个; 液氮罐（6L） 1个；分析天平1台；“一氧化铝（色谱纯）；固体物质（被测样品）可随机 选择，不固定，其药品依需要而定。 七、实验流程图采用F-Sorb 3400型比表面测和孔径定仪，用 BET法测定比表面。流程如下图所示。图9-1 BET法测比表面流程图1-减压阀；2-稳压阀；3-流量计；4-混合器；5-冷阱；6-恒

5、温管；7-热导池;8-油浴箱；9-六通阀；10-定体积管；11-样品吸附管；12-皂末流速记。8、 仪器结构与软件设置测试主机一共4路，下图（见下页）是关于测试管路与软件设置之间的对应关系图。9、 实验步骤（一）固体物质的制备1 .设计一定的制备方案，让老师检查是否合理。2 .若合理，按制备方案选取原材料和实验器材。3 .制备固体物质。 固体物质制备方法示例二则： 例：用不同方法制备 Fe（OH）3。 .制备过程。第一种：滴加法。用滴液漏斗向一定量的FeCl3溶液中滴加NaOH溶液，边滴加边搅拌，使溶液 PH达到10,然后继续搅拌 30min,制得Fe（OH为沉淀。 第二种：模板法。向0.05

6、mol/L的十二烷基硫酸钠（一种表面活性剂）溶液中加入一定量的FeCl3溶液，搅拌30min,使其混合均匀。用 NaOH溶液调节溶液的 PH到10,继续搅拌30min ,制得 Fe（OH）3 沉淀。.样品的后处理过程（在同样条件下）用两种方法制得的沉淀，经洗涤，过滤，并且在同样的温度下干燥，制得干燥的固体 粉末。实验信息祥黯薪号(090305样品名箱罔筠送检单也I卬科院海工所处理条件|15口度/时操作入员I部肥朋楂对人员检洌里良|更受|：IE镒全炭暗趣若障昼司正国比1喙州凡住流毋1载气端是1数弯完成 0.340 23.fiD046.200回 0. 30口 21, ODD4m.000 无Eo.

7、25017 50052.500无回口.加口14.000SB.OOO无回门 1501T 50059 500元00. 100 T, 00063.000元 0. 06D 4.2D065.800in册1地数据 总和曷年 r直接对比恻试出 SET孔径恻匣试样定量省 名称：展量皆体枳二区4TT5ml第一路田样口名称：|KLZC3质量二,nL试的名称:|炭即质量二|Z5B.3n b第二路试徉2名指二隈粒质量二 隐rr试件3名询二（CB忌哥二口mr匚琏里第三路第四路积分下图黝（0.5厂小比表面祥晶i!NE环岭温度25B-送检日期I2OO8-O3-D5F-Sorb 3400型比表面和孔径测定仪结构和软件设置（二

8、）比表面的测定1 .样品处理1.1 样品管称量装样前首先称量样品管质量，注意检查样品管是否干净，是否损坏。1.2 装样品用配套的漏斗装样品， 样品必须装入样品管底部的粗管中。如果样品颗粒较大， 可以不用漏斗，不可将样品粘在样品管两端细管的管壁上，否则对吸附有影响。称量样品的质量根据实际比表面积确定，大比表面积称少量， 小比表面积可尽量多称， 但样品的体积不能超过样品管容积的2/3。1.3 样品烘干温度要求：一般样品最低烘干温度为105度，这时样品中的水分子才能沸腾。如果不能确定烘干温度，可根据样品的耐温程度确定，测比表面积一般在150度左右。真空度要求：测比表面积一般不用抽真空，孔多时，建议抽

9、真空；测量孔径分布时，都要抽真空。样品处理不能用鼓风干燥箱鼓风。处理时间：3小时左右，可根据实际调节。1.4 样品称量样品烘干后从烘箱中取出迅速移入干燥器中冷却至常温，然后再称量样品和管的总质 量，最后计算出样品的实际质量，即样品质量=样品和样品管总质量一样品管质量（单位：毫克）2 .测试前准备2.1 安装样品管将处理好的样品装入测试仪器，注意样品管接头是金属材质，不要将管子磕破。 注意：4路中不测的一路必须接一样品管；2.2 通气主机通电前首先通气，将两路气体压力分别调节在0.16MPa,通气时间最少5分钟，仪器长期不用则通气时间长一些，以免热导池损坏。2.3 热导池预热通气一段时间后，再调

10、节气压值至 0.16MPa （开始气压会有所下降，须多次调节） ，点 击“热导池预热”（图1）,系统自动调节流量到一定值，热导池通电预热，预热需要30分钟左右。图13 .实验参数设置（图1）,出现一个参数设热导池预热过程中可以进行实验参数设置，点击“实验设置” 置界面，以下对 BET测试方法参数设置进行详细介绍。BET法测试图2为BET测试参数设置界面，BET测试P/P。在0.050.35之间选3-5个点，软件 中已经在此范围平均选了7个点，只需在要测的点前打勾即可，BET法测试最少选3个点。若选一个点或两个点，得出的结果只是单点BET结果。定量管体积已经提前效准，不能改动，自己也可以用标准样

11、品重新校准。测炭黑比表面积时，如果还要测其外比表面积，须在炭黑前打勾，否则没有所要的数据。不测的一路除接一空管外，在实验设置中必须将该路样 品质量写为“ 0”。 注意：多点 BET测试最少选 3个点，单点 BET只需选一个点（0.20或0.25点）； 软件中的样品名称和质量设置要与测试管路中被测样品一一对应；不测的一路必须装一空样品管，参数设置中对应的这一路样品质量写为是“0”r直接对比狎内行：EEfC孔泾则试凶成祥BET实验定量管名称：恒气体积：|3.015试祥口名称：|A1203质量:|lod（：II*质量：o-试fife名称：愉里质量：200信存3名称：成母：10nl测碳黑外比表面积在此

12、打勾不测质量需写为0笳同比数据F币更分下阳蚓|0 5-气苣流疝姜气 他一三总流星F00403OQ 3502dD.。a o口口23.W0锢.2叩21.00049.00017.50052.50014.00056.00010.50059.5007.000B3,D00%goo65.900啜冏气体流量我气新山辞品编号 祥品名称 送检单位 处理条件 操作人员 根对人员 检刖单位环境温度 送检日期长揖周过世羯酗北京金埃陪科技有限公司1150度y时在空I：晾4埃苦科技有限痈|2DD0-O5-O5图24.样品测试先观察气压表是否显示在 0.16MPa,试验设置是否准确无误，点击“开始测试”（图3）。系统自动进行

13、一次复位操作，检查一切是否正常，然后系统提示是否进行实验，点“是”则 自动调节流量开始测试。文件9）开始测试设置1 演沦帮助国）退型啮Hn I测试过程中，软件设置内容无法改动，设置图标显灰色，如果中间要停止实验，先点 击“结束实验”（图4）,待程序结束后，此时设置图标变亮，再关闭软件窗口，程序未结束时不可强制关闭窗口，以免数据丢失。测试过程中，可以通过改变图5坐标轴大小调整曲线的显示比例。曲线设置乂轴最大坐标（分钟）：团丫轴最大坐标（U ） ： luu IfW图4图5注意：整个测试过程中气压即使有稍微的波动也不可调节；不可强制关闭程序；实验结束后，先关掉主机电源，过几分钟再关闭气源5 .数据分

14、析BET结果举例图6是BET测试脱附曲线，左一是定量管脱附曲线，其余从左往右依次是第一路到第四路样品的脱附峰。 根据实际情况可以对得到的数据进行筛选，通过改变坐标轴范围（图5）来调节曲线的显示比例（图6）,以此来观察样品的脱吸附情况。通过观察BET曲线的线性拟合度判断每个P/P0点的测试情况，可以将离曲线远的点去掉，以达到更好的拟合。点击图 7中的“实验设置”，在图8中是否计算下选择要参与计算的数据，双击“是”(否)就会变成“否”(是)，选择之后点“确定”，然后点击图7中的“重 新计算”，软件就会自动计算得出结果。图 9是BET法测试得到的曲线图以及相关数据。试样编写需路路路 恚-123 4

15、TE e容存自1耳3第守固定量管4216. 45E&0.00A6114.0082T6.4.7987OQO0.0000000.00UU _I名称 质量嵯面.一气体啜Pl报告日期恢呢年4月飞日3 I二箕曩谟置二I开始时间1008-04-03 17:42:07重新计算转束时间 |20Da-M-03 IB: 18:2723, 80046,200否21.00049,000恃否1T,50052.500有日 日14.00056,000有是 A10.50059,500有是/是7.00063.000猾y/是4.20065.800乙否载气一21总流量F则气体施，I能气流量I数据I完成I是否计*选择参与计算的数据增加图7BE 丁测试结果图 0.0100.005O.OOU0 0500.1000 1500 200U.250P/P0 详也田测试数据P/P0实际吸附量M fml；旧PtW1r1- PFtJJ)单点BET比表面枳0 2527404.708743a.oaaQ3513B,B9199B0.2016594-173072m&MH136.2919630.14SBB74.1 1 52 700.004033133.5577390.0997903.6220250.009499124475541斜率截距单层饱和吸附量Wti(eI)吸附常数CD.O2S7590.00 W 7439 .U7E50263J81B