氮气吸附脱附测量比表面积.
bet比表面积和氮气吸附脱附
bet比表面积和氮气吸附脱附【知识】bet比表面积和氮气吸附脱附序言在材料科学和化学领域，表面积是一个重要的物性参数，它描述了固体材料与周围环境之间的接触面积。
为了量化固体材料的表面积，科学家们发展了一系列测量方法。
而在这些方法中，bet比表面积和氮气吸附脱附技术已经被广泛应用并深入研究。
本文将深入探讨bet比表面积和氮气吸附脱附的原理、应用以及其在材料科学中的意义。
一、bet比表面积的原理和测量1.1 bet比表面积的定义bet比表面积是根据贝特等温吸附方程（BET equation）来计算的，该方程基于气体在材料表面吸附的模型。
表面积越大，则吸附分子与材料表面的接触面积越大，从而导致更多的分子被吸附。
1.2 bet比表面积的测量方法目前，常用的测量bet比表面积的方法有气相吸附法和液相吸附法。
其中，气相吸附法使用的是氮气吸附脱附技术，而液相吸附法则常用吸附剂为甲苯等有机物。
二、氮气吸附脱附技术的原理和应用2.1 氮气吸附脱附技术的原理氮气吸附脱附技术是测量bet比表面积的常用方法之一。
它基于氮气在材料表面吸附和脱附的过程来获得材料的比表面积。
其中，氮气吸附的等温线通常遵循亚单分子层吸附模型，而脱附曲线则用于计算bet 比表面积。
2.2 氮气吸附脱附技术的应用氮气吸附脱附技术在材料科学中有着广泛的应用。
它可以用来表征催化剂、吸附剂、孔隙材料等材料的表面性质。
通过测量bet比表面积，可以评估材料的孔隙结构、孔隙分布以及吸附性能，从而优化材料的设计和合成。
三、bet比表面积和氮气吸附脱附在材料科学中的意义3.1 表征材料的孔隙结构bet比表面积的测量结果可以提供材料的孔隙结构信息，如孔径分布、孔隙体积等。
这些信息对于理解和控制材料的吸附、传质等过程具有重要意义。
3.2 优化材料的设计和性能通过评估材料的bet比表面积，科学家们可以优化材料的设计和性能。
在催化剂领域，高bet比表面积的材料通常具有更高的活性和选择性。
氮气吸附脱附测量比表面积
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测试方法分类
在相同的吸附和脱附条件下，被测样品和标准样品的比表面积正比于 其峰面积大小。计算公式如下：
Sx：被测样品比表面积 S0：标准样品比表面积， Ax：被测样品脱附峰面积 A0：标准样品脱附峰面积 Wx：被测样品质量 W0：标准样品质量
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测试方法分类
优点：无需实际标定吸附氮气量体积和进行复杂的理论计算即可求得 比表面积；测试操作简单，测试速度快，效率高 缺点：当标样和被测样品的表面吸附特性相差很大时，如吸附层数不 同，测试结果误差会较大。直接对比法仅适用于与标准样品吸附特性 相接近的样品测量，由于BET法具有更可靠的理论依据，目前国内外 更普遍认可BET法比表面积测定。
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原
理
氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通 过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积，所谓“等效” 的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气 分子数量和分子最大横截面积来表征。
实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理 论模型计算出单层饱和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表 面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am)，即可求出 被测样品的比表面积。计算公式如下：
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测试方法分类
比表面积测试方法有两种分类标准
1. 一是根据测定样品吸附气体量多少方法的不同，可分为：连续流动 法、容量法及重量法，重量法现在基本上很少采用； 2. 再者是根据计算比表面积理论方法不同可分为：直接对比法比表面 积分析测定、Langmuir法比表面积分析测定和BET法比表面积分析 测定等。同时这两种分类标准又有着一定的联系，直接对比法只能 采用连续流动法来测定吸附气体量的多少，而BET法既可以采用连 续流动法，也可以采用容量法来测定吸附气体量。
气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定
气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定比表面积分析测试方法有多种，其中气体吸附法因其测试原理的科学性，测试过程的可靠性，测试结果的一致性，在国内外各行各业中被广泛采用，并逐渐取代了其它比表面积测试方法，成为公认的最权威比表面积测试方法。
许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国ASTM的D3037，国际ISO标准组织的ISO-9277 (Determination of the specific surface area of solid by gas adsorption-BET method)。
我国比表面积测试有许多行业标准，其中最具代表性的是国标GB/T 19587-2004《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》。
气体吸附法测定比表面积原理，是依据气体在固体表面的吸附特性，在一定的压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分子（吸附质）具有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。
通过测定出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积。
由于实际颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方法测定的是吸附质分子所能到达的颗粒外表面和内部通孔总表面积之和，如图所示意位置。
氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。
通过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积，所谓“等效”的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大横截面积来表征。
实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理论模型计算出单层饱和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am)，即可求出被测样品的比表面积。
计算公式如下：Sg: 被测样品比表面积(m2/g)Vm: 标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（ml）Am: 氮分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am = 0.162 nm2）W: 被测样品质量（g）N: 阿佛加德罗常数（6.02x1023）代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式：由上式可看出，准确测定样品表面单层饱和吸附量Vm是比表面积测定的关键。
氮气吸脱附 比表面..
吸附剂:具有吸附能力的固体物质. 吸附质:被吸附剂所吸附的物质. 通常采用氮气,氩气或氧气为吸附质进行多孔物的比 表面,孔体积,孔径的大小和分布的测定.也可通过完 整的吸附脱附曲线计算出介孔部分和微孔部分的体 积和表面积等.
比表面－－通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：
1）一种是单位质量的固体所具有的表面积； 2）另一种是单位体积固体所具有的表面积。
比表面积分析理论
Polanyi吸附势理论
Kelvin方程：适用于多分子层吸附模型（可用于中孔分析，但不适用于微孔填充）
DA (DR理论的扩展)：适用于中孔/大孔测定分析 HK方程（Horvaih-Kawazoe）
微孔分布
SF MP
真 空 静 态 容 量 法 分 析 内 容
微孔/中孔分布
NLDFT理论：适用于微孔/中孔分布测定分析R 2 r Nhomakorabea如果
，则
p ln p0 a , R
＞
p ln p0 a ,r
，则凝聚首先发生在瓶颈r处，凝聚液堆积在瓶颈
处，直到压力达到与R相对应的某一值时，才开始在瓶底发生凝聚。蒸发过程也在r处进
行。
江西师范大学仪器测试项目分析：
Langmuir方程是常用的吸附等温线方程之一，是由物理化学家朗格缪尔(Langmuir Itying)于1916年根据分子运动理论和一些假定提出的。吸附剂表面只能发生单分子层 吸附。 Ⅰ型等温线 t-plot方法和αs-plot 应用吸附等温线外推法估算微孔面积，微孔体积和外表面积 MP法微孔分析MP法即通过分析v-t曲线获得微孔吸附剂的表面积、微孔体积和微孔 分布等信息。
Brunauer分类的五种等温线类型+后面新定义的一种
氮气等温线及比表面和孔径分布
氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法，其实可以这么理解，以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段。
那么吸附曲线在低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力(I型，II型，Ⅳ型)，较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈?型；低压端偏X轴说明与材料作用力弱(三型，Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚，介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子堆积产生的孔，有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据；高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如?型中如最后上扬，则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0.99左右时氮气吸附量的冷凝值。
◆几个常数1.液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0.162平方纳米，形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0.354nm2.标况（STP）下1mL氮气凝聚后（假定凝聚密度不变）体积为0.001547mL例：如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL，则可知总孔容＝400*0.001547＝400/654＝约0.61mL3.STP每mL氮气分子铺成单分子层占用面积4.354平方米例：BET方法得到的比表面积则是S/(平方米每克)＝4.354*Vm，其中Vm由BET方法处理可知Vm=1/(斜率＋截距)◆以SBA-15分子筛的吸附等温线为例加以说明此等温线属IUPAC 分类中的IV型，H1滞后环。
从图中可看出，在低压段吸附量平缓增加，此时N2 分子以单层到多层吸附在介孔的内表面，对有序介孔材料用BET方法计算比表面积时取相对压力p/p0 = 0.10~0.29比较适合。
关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明
【资源】关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★小木虫(金币+1):奖励一下，鼓励发有价值的话题dy322112:标题高亮 2010-12-16 16:31zhangwengui330(金币+10):很好很强大，欢迎原创！！ 2010-12-16 17:02:55jinkai838(金币+10):perfect 2010-12-16 20:46:19jinkai838:为什么加这么多的分，因为我们是论坛，我们鼓励原创，鼓励用自己的语言，自己的经验，来表述科学，我们也喜欢读书，但是我们更推崇这样的自己发表理解的帖子！ 2010-12-16 20:48:48jinkai838:标题高亮 2010-12-16 20:49目的：是让大家对氮气等温吸脱附有一个基本的理解和概念，不会讲太多源头理论，内容不多，力求简明实用。
本人有幸接触吸脱附知识的理论和实践，做个总结一是长久以来的心愿，二则更希望能和大家共同学习、探讨和提高。
由于内容是自己的总结和认识，很可能会有部分错误，希望大家能给予建议、批评和指导，好对内容做进一步的完善。
★★注意★★我们拿到的数据，只有吸脱附曲线是真实的，比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET，其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET（Brunauer-Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0.05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT(Brunauer-Deming-Deming-Teller)分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加。
每一种类型都会有一套说法，其实可以这么理解，以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴，再将X轴相对压力粗略地分为低压（0.0-0.1）、中压(0.3-0.8)、高压（0.90-1.0）三段。
气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定
气体吸附(氮气吸附法)比表面积测定比表面积分析测试方法有多种，其中气体吸附法因其测试原理的科学性，测试过程的可靠性，测试结果的一致性，在国内外各行各业中被广泛采用，并逐渐取代了其它比表面积测试方法，成为公认的最权威比表面积测试方法。
许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国ASTM的D3037，国际ISO标准组织的ISO-9277 (Determination of the specific surface area of solid by gas adsorption-BET method)。
我国比表面积测试有许多行业标准，其中最具代表性的是国标GB/T 19587-2004《气体吸附BET法测定固体物质比表面积》。
气体吸附法测定比表面积原理，是依据气体在固体表面的吸附特性，在一定的压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分子（吸附质）具有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平衡吸附量。
通过测定出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求出被测样品的比表面积。
由于实际颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方法测定的是吸附质分子所能到达的颗粒外表面和内部通孔总表面积之和，如图所示意位置。
氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。
通过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积，所谓“等效”的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的氮气分子数量和分子最大横截面积来表征。
实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理论模型计算出单层饱和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am)，即可求出被测样品的比表面积。
计算公式如下：Sg: 被测样品比表面积(m2/g)Vm: 标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（ml）Am: 氮分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am = 0.162 nm2）W:被测样品质量（g）N:阿佛加德罗常数（6.02x1023）代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式：由上式可看出，准确测定样品表面单层饱和吸附量Vm是比表面积测定的关键。
(完整word版)N2吸脱附曲线说明
关于氮气等温吸脱附计算比表面积、孔径分布的若干说明我们拿到的数据,只有吸脱附曲线是真实的，比表面积、孔径分布、孔容之类的都是带有主观人为色彩的数据。
经常听到有同学说去做个BET,其实做的不是BET，是氮气等温吸脱附曲线，BET(Brunauer—Emmet-Teller）只是对N2-Sorption isotherm中p/p0=0。
05~0.35之间的一小段用传说中的BET公式处理了一下，得到单层吸附量数据Vm，然后据此算出比表面积，如此而已。
◆六类吸附等温线类型几乎每本类似参考书都会提到，前五种是BDDT（Brunauer—Deming-Deming-Teller)分类，先由此四人将大量等温线归为五类，阶梯状的第六类为Sing增加.每一种类型都会有一套说法，其实可以这么理解,以相对压力为X轴，氮气吸附量为Y轴,再将X轴相对压力粗略地分为低压（0。
0-0。
1）、中压(0。
3-0。
8)、高压（0。
90-1。
0）三段.那么吸附曲线在：低压端偏Y轴则说明材料与氮有较强作用力（І型，ІІ型，Ⅳ型），较多微孔存在时由于微孔内强吸附势，吸附曲线起始时呈І型；低压端偏X轴说明与材料作用力弱(ІІІ型，Ⅴ型)。
中压端多为氮气在材料孔道内的冷凝积聚,介孔分析就来源于这段数据，包括样品粒子堆积产生的孔,有序或梯度的介孔范围内孔道。
BJH方法就是基于这一段得出的孔径数据;高压段可粗略地看出粒子堆积程度，如І型中如最后上扬,则粒子未必均匀。
平常得到的总孔容通常是取相对压力为0。
99左右时氮气吸附量的冷凝值.◆几个常数※液氮温度77K时液氮六方密堆积氮分子横截面积0。
162平方纳米，形成单分子层铺展时认为单分子层厚度为0。
354nm※标况（STP）下1mL氮气凝聚后(假定凝聚密度不变)体积为0。
001547mL例：如下面吸脱附图中吸附曲线p/p0最大时氮气吸附量约为400 mL,则可知总孔容＝400*0。
001547＝400/654＝约0。
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Page12测试方法类在相同的吸附和脱附条件下，被测样品和标准样品的比表面积正比于 其峰面积大小。计算公式如下：
Sx：被测样品比表面积 S0：标准样品比表面积， Ax：被测样品脱附峰面积 A0：标准样品脱附峰面积 Wx：被测样品质量 W0：标准样品质量
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测试方法分类
优点：无需实际标定吸附氮气量体积和进行复杂的理论计算即可求得 比表面积；测试操作简单，测试速度快，效率高 缺点：当标样和被测样品的表面吸附特性相差很大时，如吸附层数不 同，测试结果误差会较大。直接对比法仅适用于与标准样品吸附特性 相接近的样品测量，由于BET法具有更可靠的理论依据，目前国内外 更普遍认可BET法比表面积测定。
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测试方法分类
比表面积测试方法有两种分类标准
1.一是根据测定样品吸附气体量多少方法的不同，可分为：连续流动法 、容量法及重量法，重量法现在基本上很少采用； 2.再者是根据计算比表面积理论方法不同可分为：直接对比法比表面积 分析测定、Langmuir法比表面积分析测定和BET法比表面积分析测定等 。同时这两种分类标准又有着一定的联系，直接对比法只能采用连续流 动法来测定吸附气体量的多少，而BET法既可以采用连续流动法，也可 以采用容量法来测定吸附气体量。
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吸附峰或脱附峰的面积大小正比于样品表面吸附的氮气量的多少，可 通过定量气体来标定峰面积所代表的氮气量。通过测定一系列氮气分 压P/P0下样品吸附氮气量，可绘制出氮等温吸附或脱附曲线，进而求 出比表面积。通常利用脱附峰来计算比表面积。
特点：连续流动法测试过程操作简单，消除系统误差能力强，同时具 有可采用直接对比法和BET方法进行比表面积理论计算。
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测试方法分类
当样品管置于液氮环境下时，粉体材料对混合气中的氮气发生物理吸 附，而载气不会被吸附，造成混合气体成分比例变化，从而导致热导 系数变化，这时就能从热导检测器中检测到信号电压，即出现吸附峰 。
吸附饱和后让样品重新回到室温，被吸附的氮气就会脱附出来，形成 与吸附峰相反的脱附峰。
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测试方法分类
BET比表面积测定法 BET理论计算是建立在Brunauer、Emmett和Teller三人从经典统计理 论推导出的多分子层吸附公式基础上，即著名的BET方程：
P: 吸附质分压 P0: 吸附剂饱和蒸汽压 V: 样品实际吸附量 Vm: 单层饱和吸附量 C：与样品吸附能力相关的常数
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原
理
氮气因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为最常用的吸附质。通 过这种方法测定的比表面积我们称之为“等效”比表面积，所谓“等 效”的概念是指：样品的比表面积是通过其表面密排包覆（吸附）的 氮气分子数量和分子最大横截面积来表征。
实际测定出氮气分子在样品表面平衡饱和吸附量（V），通过不同理 论模型计算出单层饱和吸附量（Vm），进而得出分子个数，采用表 面密排六方模型计算出氮气分子等效最大横截面积(Am)，即可求出 被测样品的比表面积。计算公式如下：
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测试方法分类
容量法
容量法中，测定样品吸附气体量多少是利用气态方程来计算。在 预抽真空的密闭系统中导入一定量的吸附气体，通过测定出样品吸脱 附导致的密闭系统中气体压力变化，利用气态方程P*V/T=nR换算出 被吸附气体摩尔数变化。
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测试方法分类
直接对比法
直接对比法比表面积分析测试是利用连续流动法来测定吸附气体量， 测定过程中需要选用标准样品（经严格标定比表面积的稳定物质）。 并联到与被测样品完全相同的测试气路中，通过与被测样品同时进行 吸附，分别进行脱附，测定出各自的脱附峰。
氮气吸附脱附测量比表面积
主讲人：
目录
简
介
原
理
测试方法分类
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比表面积分析测试方法有多种，其中气体吸附法因其测试原理的科学 性，测试过程的可靠性，测试结果的一致性，在国内外各行各业中被 广泛采用，并逐渐取代了其它比表面积测试方法，成为公认的最权威 测试方法。 许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国 ASTM的D3037，国际ISO标准组织的ISO-9277。我国比表面积测试 有许多行业标准，其中最具代表性的是国标GB/T19587-2004 《气体 吸附BET法测定固体物质比表面积》。
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测试方法分类
连续流动法
连续流动法是相对于静态法而言，整个测试过程是在常压下进行， 吸附剂是在处于连续流动的状态下被吸附。连续流动法是在气相色谱 原理的基础上发展而来，藉由热导检测器来测定样品吸附气体量的多 少。连续动态氮吸附是以氮气为吸附气，以氦气或氢气为载气,两种 气体按一定比例混合，使氮气达到指定的相对压力，流经样品颗粒表 面。
原
理
气体吸附法测定比表面积原理，是依据气体在固体表面的吸附特性， 在一定的压力下，被测样品颗粒（吸附剂）表面在超低温下对气体分 子（吸附质）具有可逆物理吸附作用，并对应一定压力存在确定的平 衡吸附量。通过测定出该平衡吸附量，利用理论模型来等效求出被测 样品的比表面积。由于实际颗粒外表面的不规则性，严格来讲，该方 法测定的是吸附质分子所能到达的颗粒外表面和内部通孔总表面积之 和，如图：
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测试方法分类
由上式可以看出，BET方程建立了单层饱和吸附量Vm与多层吸附量V 之间的数量关系，为比表面积测定提供了很好的理论基础。 BET方程是建立在多层吸附的理论基础之上，与许多物质的实际吸附 过程更接近，因此测试结果可靠性更高。实际测试过程中，通常实测 3-5组被测样品在不同气体分压下多层吸附量V，以P/P0为X轴，为Y 为Y轴，由BET方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率和截距，从 而求得Vm值计算出被测样品比表面积。
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原
理
sg: 被测样品比表面积 (m2/g) Vm: 标准状态下氮气分子单层饱和吸附量（ml） Am: 氮分子等效最大横截面积（密排六方理论值Am = 0.162 nm2） W: 被测样品质量（g） N: 阿佛加德罗常数 （6.02x1023） 代入上述数据，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式