2021/3/8
BET法测定原理
• 常数“C”与吸附能量有关 • C ∝（E吸附-E蒸发）/RT • 必须为正值 • 低值为弱吸附，低表面的固体 • • “C”值范围 • C=2-50，有机物，高分子与金属 • C=50-200， 氧化物，氧化硅 • C≥200，活性碳，分子筛
2021/3/8
TriStar 3020
• 比表面积 • 孔径分布
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气体吸附理论
• 表面面积 • 材料的表面是固体与其环境：液体、气
体或者是另外一个固体的分界线。因此， 我们可以推断出表面的大小，表面面积是 固体特性的一个重要的因数。
2021/3/8
气体吸附理论
• 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！
2021/3/8
气体吸附过程的静态描述
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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小结：气体吸附
• 1. 通过固体表面上气体吸附量多少来计算粉体或 多孔固体的比表面积
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应用
药品（Pharmaceuticals）— 比表面和孔隙度对于药物的净化、加 工、混合、压片和包装起主要作用。药品有效期和溶解速率也依赖于 材料的比表面和孔隙度。
陶瓷(Ceramics)— 比表面和孔隙度帮助确定陶瓷的固化和烧结过程 ，确保压坯强度，得到期望的强度、质地、表观和密度的最终产品。
2021/3/8
气体吸附过程的静态描述
• 2．样品的单分子层或多层吸附： • 使清洁后的样品处于恒温状态。然后，使
少量的气体（吸附质）逐步进入被抽真空 的样品管。进入样品管的吸附质分子很快 便到达固体样品（即吸附剂）上每一个孔 的表面，即被吸附。
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气体吸附过程的态描述
• 物理吸附是最普通的一种吸附类型，被吸 附的分子可以相对自由地在样品表面移动 。随着越来越多的气体分子被导入体系， 吸附质会在整个吸附剂表面形成一个薄层 。根据Langmuir 和BET 理论，假设被吸附 分子为单分子层，我们可以估算出覆盖整 个吸附剂表面所需的分子数Nm（见图2） 。被吸附分子数Nm 与吸附质分子的横截面 积的乘积即为样品的表面积。
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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。
各组分的特定吸附) • 2.物理吸附--是由范得华力引起的气体分子在固体
表面及孔隙中的冷凝过程 • –可发生单层吸附，多层吸附
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固体材料对气体的吸附现象
• –非选择性吸附化学吸附法：通过吸附质对 多组分固体催化剂进行选择吸附而测定各 组分的表面积。
• 物理吸附法：通过吸附质对多孔物质进行 非选择性吸附来测定比表面积。主要有： BET法。
• 2. 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。
• 3. 一般而言，在范德华力作用下，固体吸附气体 是弱键作用。
• 4. 为了使足够气体吸附到固体表面，测量时固体 必须冷却，通常冷却到吸附气体的沸点。
• 5. 通常氮气作为被吸附物(质)，因此固体被冷却 到液氮温度(77.35K)。
活性炭(Activated Carbons)— 在汽车油气回收、油漆的溶剂回收 和污水污染控制方面，活性炭的孔隙度和比表面必须控制在很窄的范 围内
碳黑(Carbon Black)— 碳黑生产者发现碳黑的比表面影响轮胎的磨 损寿命、摩擦等性能，特定使用的轮胎或者不同车型的轮胎需要不同 材料的比表面
催化剂(Catalysts)— 活性的比表面和孔结构极大地影响生产效率 ，限制孔径允许特定的分子进入和离开。化学吸附测试对于催化剂的 选择、催化作用的测试和使用寿命的确定等具有指导作用。
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孔的类型
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孔形的分类
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孔径的分类
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固体材料对气体的吸附现象
• 气体分子在固体表面的吸附机理极为复杂，其中 包含化学吸附和物理吸附：
• 1.化学吸附--是气体分子与材料表面的化学键合过 程
• – 只发生单层吸附 • – 选择性吸附(特定气体主要H2, CO, O2对体系中
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吸附理论
• 朗格缪尔理论 • Langmuir 的单分子层吸附理论第一次阐
述了吸附的本质
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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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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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气体吸附理论
• 固体多孔材料中的”孔” • 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）。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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物理吸附和化学吸附的区别
2021/3/8
By pass chemisorption
物理吸附和化学吸附的比较
2021/3/8
气体吸附过程的静态描述
• 1．样品的预处理： • 在进行气体吸附实验之前，固体表面必
须清除污染物，如水和油。表面清洁（脱 气）过程，大多数情况下是将固体样品置 于一玻璃样品管中，然后在真空下加热。 显示了预处理后的固体颗粒表面，其含有 裂纹和不同尺寸和形状的孔。