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物理吸附 ▏比表面及孔徑分析知識100問（第六章）
物理吸附100問（第六章）
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直接對比法得出的比表面與BET比表面有何差別？
直接對比法比表面分析儀是動態流動色譜法比表面儀中最簡單的一種儀器，這種儀器結構簡單，測試快速，適合于某些材料生產的在線監測；它選擇已知比表面積（Sg 0）的標準樣品，與被測樣品并聯到相同的氣路中，只要先后測出標樣和被測樣的吸附峰面積（Ao、Ax）,被測樣品的比表面可由下式求得：Sg＝Sg 0×AxWo／AoWx 。其中Wo和Wx分別為標樣與被測樣的重量。“直接對比法”測定比表面積有一個局限性，因為這種方法沒有考慮多層吸附的條件，也就是說，只有被測樣品與標準樣品的吸附特性完全一致時，測試數據是準確的，例如用炭黑標樣測定炭黑材料，否則測定的準確性會受到影響，與BET比表面會有一定的差別。
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用氮吸附法，比表面是如何計算出來的？
對于微納米材料而言，其顆粒尺寸本來就很小，加上形狀千差萬別，比表面及孔尺寸不可能直接測量，必須借助于更小尺度的“量具”來實現，氮吸附法就是借助于氮分子作為一個量具或標尺，來度量粉體的表面積以及表面的孔容積，這是一個很巧妙、很科學的方法。任何粉體表面都有吸附氣體分子的能力，在液氮溫度下，在含氮的氣氛中，粉體表面會對氮氣產生物理吸附，在回到室溫時，吸附的氮氣又會全部脫附出來。當粉體表面吸附滿一層氮分子時，粉體的比表面積（Sg）可由下式求出：Sg?=?VmNσ/22400W?式中：
Vm：?樣品表面氮氣的單層飽和吸附量（ml）
N：?阿伏伽德羅常數（6.024 ×1023）σ：?每個氮分子所占的橫截面積（0.162 nm2）W：?樣品的重量（g）在標準狀態下，1mol氣體中的分子數為6.023 ×1023個；1mol氣體在標準狀態下的體積為22.4L或22400ml ，把N和σ的具體數據代入上式，得到氮吸附法測定比表面積的基本公式如下：?Sg?=?4.36Vm/W然而實際的吸附并非是單層吸附，而是所謂多層吸附，通過對氣體吸附過程的熱力學與動力學分析，發現了實際的吸附量V與單層飽和吸附量Vm之間的關系符合于著名的BET方程：?P/V（Po-P）=1/CVm?+（C-1）P/?CVmPo?式中?V?單位重量樣品表面的氮氣吸附量Vm?單位重量樣品表面氮氣的單分子層飽和吸附量Po?在液氮溫度下氮氣的飽和蒸氣壓P?氮氣分壓C?與材料吸附特性相關的常數
BET方程適用于氮氣相對壓力（P／Po）在0.05?~?0.35?的范圍，在這個范圍中用P/V(Po-P)?對?(P/Po)作圖我們可以得到一條直線，而且1?/（斜率+截距）=Vm?，因此，在０.05?~?0.35?的范圍中選擇3個以上不同的(P/Po)，測出每一個氮分壓下的氮氣吸附量V?,?并用P/V(Po-P)?對?(P/Po)作圖，由圖中直線的斜率和截距求出Vm ，再求出BET比表面。在BET方程中，C是反映材料吸附特性的常數，C越大吸附能力越強。
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何謂單層飽和吸附量？
粉體材料表面吸附氣體分子只有一層，而且布滿所有表面，這時的吸附量稱為單層飽和吸附量。他是用氣體吸附法計算比表面時必須達到的數據，由于實際吸附是多層吸附，因此單層飽和吸附量只是一個理論上的數值，它可以通過BET方程實驗求得。
吸附常數C是什么？為什么不應為負值？
在BET方程與Langmuir方程中，均有一個常數“C”，它與吸附材料的吸附能量有關：即 C ∝（E吸附-E蒸發）/RT，?由公式看到，正吸附時，C 必須為正值， C值小時對應于弱吸附和低比表面的固體，?不同的材料 C 值的范圍大致如下：有機物,高分子與金屬?C?=?2-50,?氧化物,氧化硅?C?=?50-200,?活性碳,分子篩?C?=?>200?在BET比表面的測試中，可以得到C值，但這僅是一個參考值。
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在BET比表面測定時，有時C為負值，原因是什么？
在微孔材料BET比表面的測試中，在正常的0.05~0.35范圍中做直線，C值為負，這是因為吸附物質(氣體)分子的大小和形狀在非常狹窄的微孔中與BET假設存在嚴重偏離, BET表面積明顯小于樣品總的幾何表面積。這時在0.05~0.35范圍中已不存在直線關系，必須對線性范圍給與修正，隨著降低線性范圍，直線的線性度不斷提高，當達到0.9999以上時，C值一定不再是負值，BET比表面數值也會趨向于Langmuir比表面。在介孔材料BET比表面測試中，出現C值為負是不應當的說明測試的準確性有問題；對于一些比表面特別小的材料，吸附能力很差，BET比表面測定的相對誤差比較大，這時也容易出現C值為負的現象，BET的相關假設也并不完全適合他們，這時可以不必深追，C值只是參考而已。
精微高博（JWGB）成立于2004年，推出中國第一臺靜態容量法氮吸附儀JW-RB,被譽為“中國氮吸附儀的開拓者”。19年來已發展為集研發、制造、銷售、服務于一體的國家級高新技術企業，專業從事于靜態比表面積及孔徑分析儀、動態比表面積測定儀、蒸汽吸附儀、化學吸附儀、競爭吸附儀、微反裝置、真密度儀等材料表征設備的研究。是中國材料表征儀器的領先制造商，產品銷售全球十幾個國家和地區，致力于向全球客戶提供高質量、高易用性、高性價比的產品和服務解決方案。
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