几种比表面积测试方法的对比

1、几种比表面积测试方法的对比动态色谱法动态色谱法是将待测粉体样品装在U型的样品管内，使含有一定比例吸附质的混合 气体流过样品，根据吸附前后气体浓度变化来确定被测样品对吸附质分子（N2）的吸附量； 静态法根据确定吸附吸附量方法的不同分为重量法和容量法;重量法是根据吸附前后样品重 量变化来确定被测样品对吸附质分子（N2）的吸附量，由于分辨率低、准确度差、对设备 要求很高等缺陷已很少使用;容量法是将待测粉体样品装在一定体积的一段封闭的试管状样 品管内，向样品管内注入一定压力的吸附质气体，根据吸附前后的压力或重量变化来确定被 测样品对吸附质分子（N2）的吸附量；动态色谱法和静态法的目的都是确定吸附质气体

2、的吸附量。吸附质气体的吸附量确 定后，就可以由该吸附质分子的吸附量来计算待测粉体的比表面了。由吸附量来计算比表面的理论很多，如朗格缪尔吸附理论、BET吸附理论、统计吸 附层厚度法吸附理论等。其中BET理论在比表面计算方面在大多数情况下与实际值吻合较 好，被比较广泛的应用于比表面测试，通过BET理论计算得到的比表面又叫BET比表面。 统计吸附层厚度法主要用于计算外比表面；动态色谱法仪器中有种常用的原理有固体标样参比法和BET多点法；动态色谱法之固体标样参比法固体标样参比法也叫直接对比法，国外此种方法的仪器叫做直读比表面仪。该方法 测试的原理是用已知比表面的标准样品作为参照，来确定未知待测样品相对

3、标准样品的吸附 量，从而通过比例运算求得待测样品比表面积。以使用氮吸附BET比表面标准样品为例， 该方法的依据是有2个：一、BET理论的假设之一在吸附一层之后的吸附过程中的能量变 化相当于吸附质分子液化热，也就是和粉体本身无关；二、在相同氮气分压5%-30%）、相 同液氮温度条件下，吸附层厚度一致；这就是以此种简单的方法所得出的比表面值与BET 多点法得到的值一致性较好的原因；动态色谱法之BET多点法BET多点法为国标比表面测试方法，其原理是求出不同分压下待测样品对氮气的绝 对吸附量，通过BET理论计算出单层吸附量，从而求出比表面积；其理论认可度相对固体 标样参比法高，但实际使用中，由于测试过

4、程相对复杂，耗时长，使得测试结果重复性、稳 定性、测试效率相对固体标样参比法都不具有优势，这是也是固体标样参比法的重复性标称 值比BET多点法高的原因；动态色谱法和静态容量法是目前常用的主要的比表面测试方法。两种方法比较而言 动，态色谱法比较适合测试快速比表面积测试和中小吸附量的小比表面积样品（对于中大吸 附量样品，静态法和动态法都可以定量的很准确），静态容量法比较适合孔径及比表面测试。 虽然静态法具有比表面测试和孔径测试的功能，但静态法由于样品真空处理耗时较长，吸附 平衡过程较慢、易受外界环境影响等，使得测试效率相对动态色谱法的快速直读法低，对小 比表面积样品测试结果稳定性也较动态色谱低，所

5、以静态法在比表面测试的分辨率、稳定性 方面，相对动态色谱并没有优势；在BET多点法比表面分析方面，静态法无需液氮杯升降来吸附脱附，所以相对动态法省时；静态法相对于动态色谱法由于氮气分压可以很容易的控 制到接近1,所以比较适合做孔径分析。而动态色谱法由于是通过浓度变化来测试吸附量， 当浓度为1时的情况下吸附前后将没有浓度变化，使得孔径测试受限。静态容量法在低温（液氮浴）条件下，向样品管内通入一定量的吸附质气体（N2），通过控制样 品管中的平衡压力直接测得吸附分压，通过气体状态方程得到该分压点的吸附量；通过逐渐投入吸附质气体增大吸附平衡压力，得到吸附等温线；通过逐渐抽出吸附质 气体降低吸附平衡压力

6、，得到脱附等温线；相对动态法，无需载气（He），无需液氮杯反复 升降；由于待测样品是在固定容积的样品管中，吸附质相对动态色谱法不流动，故叫静态容 量法；比表面积测试相关仪器简介动态法比表面积仪测试比表面积精度影响因素对具有风热助脱、检测器恒温、低温冷阱的动态法仪器，其相对不具有该装置的动态 法比表面仪，其精度得到明显提高；动态法比表面仪，与其它分析仪器类似，其精度和灵敏 度大小主要取决于信噪比；也就是要提高精度和灵敏度，就需要从提高信号强度、抑制背景 噪声、消除外界干扰三方面来控制。增加信号强度的方法一般有增加称样量、增加检测器电 流，但增加检测器电流一般噪声也会同时增大，所以检测器电流会有个

7、范围；所以在抑制噪 声、消除外界干扰方面可做的工作就比较多了；其源于仪器自身的误差来源主要有：检测器 温漂，信号锐度；以检测器恒温装置来抑制温漂，风热助脱装置可以提高信号锐度，其对于 比表面1m2/g的样品0.5g对氮气的吸附量在分压0.2左右时脱附峰面积与背景可以保证在 2%以内的误差；所以对于小比表面样品，对具有风热助脱、检测器恒温、低温冷阱的动态法仪器，其 灵敏度和分辨率的优势就体现出来了；但对中大比表面样品，由于信号强，普通动态法比表 面积仪和静态法比表面积仪都可以保证精度;这点就像万分之一分析天平和千分之一天平的 区别；静态法比表面积仪测试小比表面积样品精度分析以比表面积1m2/g的

8、样品为例，该样品0.5g对氮气的吸附量在BET分压范围内在标 况下约0.1ml，在测试过程中的吸附环境液氮温度下的体积约0.03ml；样品管装样部分的剩 余体积（也就是背景体积）约在3-5ml左右，要在3-5ml的样品管体积中准确定量出0.03ml 的总吸附量且保证精度达到3%以内，可以算出要求压力传感器的精度要达到0.03%以上； 但目前进口最好的压力传感器的精度只有0.1%，而且通常比表面及孔径分析仪用的压力传 感器精度为0.15%，也就是说目前最高精度的压力传感器，即使温度场理想测定，液氮面理 想恒定，环境温度理想准确条件下，对吸附量确定量的不确定度也只能达到0.003ml，即不 确定度达到10% ；若对于比表面再小或堆积密度小也就是装样量也难以很大的样品，其准 确度就可想而知了。但对于中大比表面样品，一般吸附量不会那么微小，静态法的精度很 容易保证在2%甚至1%以内便不是问题；所以在小比表面样品的测试方