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靜態(tài)容量氮吸附法比表面積和孔徑分析儀原理簡(jiǎn)單介紹

發(fā)表時(shí)間:2022-08-11  |  點(diǎn)擊率:1912

  材料的比表面積指的是單位質(zhì)量土體的總表面積,一般來(lái)說(shuō)多孔材料的比表面積代表其所有孔隙表面積的總和包含內比表面和外比表面。其值的大小與顆粒形態(tài)和外觀(guān)相關(guān)??讖椒植际菃挝毁|(zhì)量材料孔隙體積隨孔徑的變化率。比表面積和孔徑分布一定程度上代表著(zhù)材料的微觀(guān)結構特征,并且對材料的許多宏觀(guān)特性有很大的影響。因而,準確測定材料的比表面積和孔徑分布對于材料的物理特性分析等具有十分重要的意義。

  多孔材料的比表面積和孔隙形貌的測定方法主要有壓汞法、氣體吸附法、流體通過(guò)法、X射線(xiàn)層析攝像(照相)法和顯微觀(guān)測統計法等。后兩者是先獲得微結構照片,然后再利用圖像分析處理軟件等對獲得的圖片進(jìn)行處理和統計,得到土體的比表面積和孔徑分布特征,缺點(diǎn)是對圖像處理技術(shù)的要求比較高,過(guò)程復雜。氣體吸附法、壓汞法、流體通過(guò)法可從實(shí)驗測試結果中直接對數據進(jìn)行處理,得到孔徑分布及比表面積等。而壓汞法所產(chǎn)生的廢汞若處理不當會(huì )對環(huán)境造成一定的破壞;流體通過(guò)法受多種因素的影響,一般測得的結果偏低;而氮氣吸附法的應用范圍廣,是一種研究固體材料結構特性的重要且有效手段。該方法借助氮分子作為一個(gè)標尺,來(lái)度量材料的表面積與孔容。其測試原理科學(xué),測試過(guò)程可靠,在多孔材料的比表面積及孔徑分布測定中發(fā)揮了重要的作用。

  吸附法依據的是氣體分子的吸附特性。液氮溫度下(- 196℃),氮氣通過(guò)單純的物理吸附,吸附于吸附劑的表面,等溫度恢復到室溫,吸附的氮氣會(huì )脫附出來(lái)??梢约俣ㄎ皆谖絼┍砻娴牡獨庹檬且粋€(gè)分子層,如果知道每一個(gè)氮分子的橫截面積,則氮氣吸附的比表面積Sg公式為:

 

  在式中,比表面積Sg的單位為cm2。

  從上面的描述可以看出,如果需要計算某材料的比表面積,須知道氮氣在其孔隙內表面的單層吸附量Vm。實(shí)際在大多數情況下,氮氣在材料的孔隙中并非是單層吸附,也就是材料表面吸附的氮氣可能是兩層或者更多分子層。可將第一層吸附熱假定為定值,第二及以上各層的吸附熱為另一定值,在這種條件下,通過(guò)對氣體吸附過(guò)程進(jìn)行熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)分析,得出氮氣在材料的孔隙中真實(shí)吸附的體積V與單層吸附體積Vm之間的關(guān)系,即為著(zhù)名的BET方程。

  靜態(tài)容量氮吸附法的測試原理是依據氣體在固體表面的吸附特性,該方法是一種測量多孔材料比表面積和孔徑分布的ZUI常用且有效的手段,適合測試材料的微中孔隙,以分析材料的微觀(guān)結構特征。

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