BET法測定固體物質(zhì)的比表面精

1、實(shí)驗(yàn)九 BET容量法測定固體物質(zhì)的比表面一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、2、3、通過測定固體物質(zhì)的比表面掌握比表面測定儀的基本構(gòu)造及原理學(xué)會用BET容量法測定固體物質(zhì)比表面的方法通過實(shí)驗(yàn)了解BET多層吸附理論在測定比表面中的應(yīng)用二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)包括固體物質(zhì)的制備和 比表面測定兩個(gè)方面的內(nèi)容。三、實(shí)驗(yàn)要求本實(shí)驗(yàn)為設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)，對固體物質(zhì)的制備學(xué)生需查閱相關(guān)文獻(xiàn)并設(shè)計(jì)制備方案，在一定的實(shí)驗(yàn)條件下制備。固體物質(zhì)比表面的測定和比表面測定儀的使用需在教師的指導(dǎo)下進(jìn)行。四、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備查閱文獻(xiàn)，設(shè)計(jì)固體物質(zhì)制備的實(shí)驗(yàn)方案，并準(zhǔn)備所需藥品和儀器。五、實(shí)驗(yàn)原理、方法和手段BET法測定比表面是以氮?dú)鉃槲劫|(zhì)，以氦氣或氫氣作載氣，兩

2、種氣體按一定比例混 合，達(dá)到指定的相對壓力，然后流過固體物質(zhì)。當(dāng)樣品管放入液氮保溫時(shí)，樣品即對混合氣體中的氮?dú)獍l(fā)生物理吸附，而載氣則不被吸附。這時(shí)屏幕上即出現(xiàn)吸附峰。當(dāng)液氮被取走時(shí)， 樣品管重新處于室溫， 吸附氮?dú)饩兔摳匠鰜恚?在屏幕上出現(xiàn)脫附峰。 最后在混合氣中注入已 知體積的純氮，得到一個(gè)校正峰。根據(jù)校正峰和脫附峰的峰面積，即可算出在該相對壓力下樣品的吸附量。改變氮?dú)夂洼d氣的混合比，可以測出幾個(gè)氮的相對壓力下的吸附量，從而可根據(jù)BET公式計(jì)算比表面。BET公式：(9-1)(mL)_1+(C-1) PV( Po-P) VmCVmC Po式中，P氮?dú)夥謮?，（Pa）Po吸附溫度下液氮的飽和蒸氣壓

3、，（Pa）Vm樣品上形成單分子層需要的氣體量，V被吸附氣體的總體積，（mL）C與吸附有關(guān)的常數(shù)。以V(Po P)P對上 作圖可得一直線，其斜率為Po(C-1)VmC,截距為丄,由此可得:VmC(9-2)Vm斜率+截距若已知每個(gè)被吸附分子的截面積，可求出被測樣品的比表面，即:(9-3)Sg=V2m240Wmk式中，Sg被測樣品的比表面，m2/gNa 阿佛加得羅常數(shù)，Am被吸附氣體分子的截面積，（nm）2W被測樣品質(zhì)量，g;BET公式的適用范圍為：P/p0=0.050.35,這是因?yàn)楸葔盒∮?0.05時(shí)，壓力大小建立不0.35 時(shí),起多分子層吸附的平衡，甚至連單分子層物理吸附也還未完全形成。在比壓

4、大于 由于毛細(xì)管凝聚變得顯著起來，因而破壞了吸附平衡。八、實(shí)驗(yàn)條件（儀器和試劑）F-Sorb 3400型比表面和孔徑測定儀 1套（含微機(jī)與打印）；氮?dú)馄?個(gè)；氦氣瓶1 個(gè); 液氮罐（6L） 1個(gè)；分析天平1臺；a 氧化鋁（色譜純）；固體物質(zhì)（被測樣品）可隨機(jī) 選擇，不固定，其藥品依需要而定。七、實(shí)驗(yàn)流程圖采用1-減壓閥；2-穩(wěn)壓閥；3-流量計(jì)；4-混合器；5-冷阱；6-恒溫管；7-熱導(dǎo)池;8-油浴箱；9-六通閥；10-定體積管；11-樣品吸附管；12-皂末流速記。八、九、儀器結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)置測試主機(jī)一共4路，下圖（見下頁）是關(guān)于測試管路與軟件設(shè)置之間的對應(yīng)關(guān)系圖。 實(shí)驗(yàn)步驟（一）固體物質(zhì)的制備1

5、. 設(shè)計(jì)一定的制備方案，讓老師檢查是否合理。2. 若合理，按制備方案選取原材料和實(shí)驗(yàn)器材。制備固體物質(zhì)。3.固體物質(zhì)制備方法示例二則： 例：用不同方法制備 Fe（OH）3。 .制備過程。 第一種：滴加法。用滴液漏斗向一定量的 FeCb溶液中滴加NaOH溶液，邊滴加邊攪拌，使溶液 PH達(dá) 到10,然后繼續(xù)攪拌 30min，制得Fe（OH）3沉淀。第二種：模板法。向0.05mol/L的十二烷基硫酸鈉（一種表面活性劑）溶液中加入一定量的FeCl3溶液，攪拌30min，使其混合均勻。用 NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液的 PH到10,繼續(xù)攪拌30min，制得 Fe（OH） 3 沉淀。 .樣品的后處理過程（在同樣條

6、件下）用兩種方法制得的沉淀，經(jīng)洗滌，過濾，并且在同樣的溫度下干燥，制得干燥的固體 粉末。蚩熬設(shè)置S理占J&岸品卻IO0O3OS范旱出 0.34023 eoo46.20000. 3002i 佔(zhàn).mo回 0.250IT 50052.50000. 20DIL DDO56.eno 15010 50059 50000. 1D07. ODO& 3. . OBD4 200bs.aoo詳品名稀_t _t _t E _tM為M耳為1JSMAJS檢薊單位:JTSffflS送檢日期沖H沁洋所JisoJKsW lOTa|SI北京金歩噲科技有舷司Z0DS-03-05F-Sorb 3400型比表面和孔徑測定儀結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)

7、置（二）比表面的測定1樣品處理1.1樣品管稱量裝樣前首先稱量樣品管質(zhì)量，注意檢查樣品管是否干凈，是否損壞。1.2裝樣品用配套的漏斗裝樣品， 樣品必須裝入樣品管底部的粗管中。如果樣品顆粒較大， 可以不用漏斗，不可將樣品粘在樣品管兩端細(xì)管的管壁上，否則對吸附有影響。稱量樣品的質(zhì)量根據(jù)實(shí)際比表面積確定，大比表面積稱少量， 小比表面積可盡量多稱， 但樣品的體積不能超過樣品管容積的2/3。1.3樣品烘干溫度要求：一般樣品最低烘干溫度為105度，這時(shí)樣品中的水分子才能沸騰。如果不能確定烘干溫度，可根據(jù)樣品的耐溫程度確定，測比表面積一般在150左右。真空度要求：測比表面積一般不用抽真空，孔多時(shí)，建議抽真空;

8、 布時(shí)，都要抽真空。樣品處理不能用鼓風(fēng)干燥箱鼓風(fēng)。測量孔徑分處理時(shí)間：3小時(shí)左右，可根據(jù)實(shí)際調(diào)節(jié)。1.4樣品稱量樣品烘干后從烘箱中取出迅速移入干燥器中冷卻至常溫，然后再稱量樣品和管的總質(zhì) 量，最后計(jì)算出樣品的實(shí)際質(zhì)量，即樣品質(zhì)量=樣品和樣品管總質(zhì)量一樣品管質(zhì)量（單位：毫克）2.測試前準(zhǔn)備2.1安裝樣品管將處理好的樣品裝入測試儀器，注意樣品管接頭是金屬材質(zhì)，不要將管子磕破。 注意：4路中不測的一路必須接一樣品管;2.2通氣主機(jī)通電前首先通氣，將兩路氣體壓力分別調(diào)節(jié)在 器長期不用則通氣時(shí)間長一些，以免熱導(dǎo)池?fù)p壞。0.16MPa,通氣時(shí)間最少5分鐘，儀2.3熱導(dǎo)池預(yù)熱通氣一段時(shí)間后，再調(diào)節(jié)氣壓值至0

9、.16MPa （開始?xì)鈮簳兴陆?，須多次調(diào)節(jié)）擊“熱導(dǎo)池預(yù)熱”（圖1）,系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)節(jié)流量到一定值，熱導(dǎo)池通電預(yù)熱，預(yù)熱需要 鐘左右。，點(diǎn)30分文件熱導(dǎo)池預(yù)熱按鈕QD豈僉設(shè)置按鈕圖13. 實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置（圖1）,出現(xiàn)一個(gè)參數(shù)設(shè)熱導(dǎo)池預(yù)熱過程中可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)參數(shù)設(shè)置，點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)設(shè)置” 置界面，以下對 BET測試方法參數(shù)設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)介紹。BET法測試圖2為BET測試參數(shù)設(shè)置界面，BET測試P/P0在0.050.35之間選35個(gè)點(diǎn)，軟件 中已經(jīng)在此范圍平均選了7個(gè)點(diǎn)，只需在要測的點(diǎn)前打勾即可，BET法測試最少選3個(gè)點(diǎn)。若選一個(gè)點(diǎn)或兩個(gè)點(diǎn)，得出的結(jié)果只是單點(diǎn)BET結(jié)果。定量管體積已經(jīng)提前效準(zhǔn)，不能改動(dòng)，自

10、己也可以用標(biāo)準(zhǔn)樣品重新校準(zhǔn)。測炭黑比表面積時(shí)，如果還要測其外比表面積，須在炭黑前打勾，否則沒有所要的數(shù)據(jù)。不測的一路除接一空管外，在實(shí)驗(yàn)設(shè)置中必須將該路樣 品質(zhì)量寫為“ 0”。 注意：多點(diǎn) BET測試最少選3個(gè)點(diǎn)，單點(diǎn) BET只需選一個(gè)點(diǎn)（0.20或0.25點(diǎn)）；軟件中的樣品名稱和質(zhì)量設(shè)置要與測試管路中被測樣品一一對應(yīng);0”BET實(shí)驗(yàn)2SJ1確定1職涓I-試樣定g管名禰：俸積:|3 015nl試祥d召稱：1X1203質(zhì)呈：|1DDr瞅aft試祥11*血S： |0廠張里試祎21碳里血S； |00 3試3名稱：|0ffia： |0r_噸廠議ffi不測質(zhì)量需寫為0|D5積分下眼血弓住流fi養(yǎng)氣 |H

11、r jJ 總流呈阿測碳黑外比表面積在此打勾ifig比丨嘅陽噸住謊fi |戟述5|議據(jù)減no |O.3OO Q.25Q D 000.150 0 0弧選點(diǎn)za.em21.00017.i4.(xn10.50C7.0CC46.2004.QQQ52.5DD56 ODD59.50063.QQQBS.aoo送檢車ffita案件2J刑隱aag I環(huán)發(fā)溫蜃送檢日朗謂試北京金埃喈科扌克有限益司|j5Cg耐玄空孫朋朋WI日汰金填諾科拽有眼扯司 醫(yī)Ltams-Ds-os圖3開始測試幫肋W文件（E） 設(shè)置 操* 31 丨 P I(14. 樣品測試先觀察氣壓表是否顯示在0.16MPa,試驗(yàn)設(shè)置是否準(zhǔn)確無誤，點(diǎn)擊“開始測試

12、”（圖3）。系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行一次復(fù)位操作，檢查一切是否正常，然后系統(tǒng)提示是否進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，點(diǎn)“是”則 自動(dòng)調(diào)節(jié)流量開始測試。gffUjjjjgmjgj5坐標(biāo)軸大小調(diào)整曲線測試過程中，軟件設(shè)置內(nèi)容無法改動(dòng)，設(shè)置圖標(biāo)顯灰色，如果中間要停止實(shí)驗(yàn)，先點(diǎn) 擊“結(jié)束實(shí)驗(yàn)”（圖4）,待程序結(jié)束后，此時(shí)設(shè)置圖標(biāo)變亮，再關(guān)閉軟件窗口，程序未結(jié)束 時(shí)不可強(qiáng)制關(guān)閉窗口，以免數(shù)據(jù)丟失。測試過程中，可以通過改變圖的顯示比例。結(jié)束實(shí)驗(yàn)11軸最太坐標(biāo)t分鐘）：|0dbJY軸最犬坐標(biāo)f U ）：100I 匚 ggEMi注意：整個(gè)測試過程中氣壓即使有稍微的波動(dòng)也不可調(diào)節(jié);不可強(qiáng)制關(guān)閉程序;實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，先關(guān)掉主機(jī)電源，過幾分鐘再關(guān)閉氣源

13、5. 數(shù)據(jù)分析BET結(jié)果舉例圖6是BET測試脫附曲線，左一是定量管脫附曲線，其余從左往右依次是第一路到第 四路樣品的脫附峰。 根據(jù)實(shí)際情況可以對得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，通過改變坐標(biāo)軸范圍（圖5）來調(diào)節(jié)曲線的顯示比例（圖6），以此來觀察樣品的脫吸附情況。0通過觀察BET曲線的線性擬合度判斷每個(gè) P/PO點(diǎn)的測試情況，可以將離曲線遠(yuǎn)的點(diǎn)去 掉，以達(dá)到更好的擬合。點(diǎn)擊圖7中的“實(shí)驗(yàn)設(shè)置”，在圖8中是否計(jì)算下選擇要參與計(jì)算的數(shù)據(jù)，雙擊“是”（否）就會變成“否”（是），選擇之后點(diǎn)“確定”，然后點(diǎn)擊圖7中的“重 新計(jì)算”，軟件就會自動(dòng)計(jì)算得出結(jié)果。圖9是BET法測試得到的曲線圖以及相關(guān)數(shù)據(jù)。-試樣-吒體硫S編

14、號 名舔 嚴(yán)星31234 匸二古n匡ab定最昔E&AS00000000.00114.000.000.001114216.454.798723.80046.20021.00049.00017.50014. 00010.5007.00052.50056.00059.50053.000報(bào)告日期開貽時(shí)間結(jié)柬時(shí)閘|2CIOS年4月3日|2006-04-03 1T:42lC7|008-0*-03 IS 18:27重新計(jì)算a.Dio0.0004.20065.800選擇參與計(jì)算的數(shù)據(jù)EET測試結(jié)果圖a.DDS0.0500.2000.2500.150P/PDo.moo否否是是是是否詳細(xì)測試裁JiP/P0實(shí)際吸附(ml?(P/PDXtV(l- P/PD)J單點(diǎn)BET比表面枳Q.2527494.79 07430.000035i3e.aai9as0.201050.47 30 72O.DDBe136.2019630.140667-.1 1 52 700.004333133.5577390.0907003.62 2D 250.00309124.7551斜率截距單層飽和吸附量*6的1)吸附常數(shù)C0.020759ODD 04 利33 .076592B3B 186 77線性擬合度比表面積fnfyg)碳黑外比表