物理化学拓展知识 BET法测定催化剂表面积
BET法测定催化剂表面积
若已知每个分子所占的面积，则可算出固体的质量表面。
V∞ (STP) × L ×σ Am = Vm (STP)m
式中： L——阿佛加德罗常量； m——吸附剂的质量； Vm(STP) ——STP下气体的摩尔体积(22.414×10-3 m3mol-1)； V∞ (STP)——质量为m的吸附剂在T，p下吸满一层时气体的体积， 并换算成STP下的体积； σ——每个吸附分子所占的面积。
BET多分子层吸附定温式为：
1 C −1 p ⋅ * = + * V p − p V∞C V∞ C p
(Hale Waihona Puke p)对于在一定温度T 指定的吸附系统，C 和V∝皆为常数。 若以 V ( p − p )
*
p
p 对 * 作图得一条直线，其 p
斜率
=
C −1 V∞C
截距
=
1 V∞C
解得
1 V∞ = 截距 + 斜率
常用的吸附质是 N2，其截面积
σ＝16.2×10-20 m2。
静态低温氮吸附容量法是经典的比表面积测定方法，试验
装置如图所示。其中量气管、各贮气球的体积及活塞A上至压力 计0点一段毛细管的体积是已知的，样品管中除了固体本身体积 以外的空间称为死空间，是每次实验待测的。
实验时，先将催化剂 加热脱气处理，再将冷却 的样品放入样品管中，对 系统进行抽真空。关闭活 塞A，打开活塞B，将吸附 气体导入各储气球，使量 气管汞面在最大球的下线， 压力计左臂汞面保持在0点， 平衡后关闭活塞B，测定 压力。打开活塞A进行吸 附。待平衡后从体积、温 度、压力变化可计算出吸 附量。将汞面逐次上升至 各球下线，可测得一组压 力对应的吸附量，代入 BET方程即可计算出样品 的表面积。
BETBJHHKTPLOT催化剂比表面积
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吸附量ν
Ⅳ型等温线是一种特殊类型的等温线，反应的是固体 均匀表面上谐式多层吸附的结果。（有毛细凝聚现象 发生） Ⅴ型等温线很少遇到，而且难以解释，虽然反映了吸 附质与吸附剂之间作用微弱的Ⅲ型等温线特点，但在 高压区又表现出有孔充填（毛细凝聚现象）。
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吸附等温线形式
*假设温度控制在气体临界温度下，
α=f ( p/p0)
(1-5)
式中p0－－吸附质饱和蒸汽压
*气体吸附量普遍采用的是以换算到标准状态（STP）时的 气体体积容量（cm3或ml）表示，于是方程(1-5)改写为 ：
v= f ( p/p0)
(1-6)
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Brunauer分类的五种等温线类型
下的饱和蒸汽压.
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▀物理吸附
*物理吸附是吸附质分子靠范德华力（分子引力）在吸附剂表面 上吸附，它类似于蒸汽的凝聚和气体的液化。
*表面上剩余力场是表面原子配位不饱和造成的，作用力较弱， 致使物理吸附分子的结构变化不大，接近于原气体或液体中分子 的状态。
*物理吸附由于是范氏力起作用，而范氏力在同类或不同类的任 何分子间都存在，所以是非专一性的，在表面上可吸附多层。
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比表面（specific surface area）与分散度
把边长为1cm的立方体逐渐分割成小立方体的情况：
边长l/m
1×10-2 1×10-3 1×10-5 1×10-7 1×10-9
立方体数
1 103 109 1015 1021
比表面S/（m2/m3）
6 ×102 6 ×103 6 ×105 6 ×107 6 ×109
化工检测方法BET
化工检测方法BET介绍比表面积（Brunauer-Emmett-Teller，BET）是一种常用的化工检测方法，用于表征固体材料的比表面积。
该方法基于气体吸附原理，利用气体在固体表面上的吸附行为来评估固体材料的表面积。
BET方法在化工领域广泛应用于催化剂、吸附剂、储能材料等材料的表面积检测和评估。
BET方法的核心原理是基于分子吸附的等温吸附曲线。
当气体吸附到固体表面时，会形成单分子层。
在这种情况下，吸附量与气体的相对压力之间存在一个线性关系。
根据BET理论，吸附等温线的斜率与固体的吸附热相关，而标准BET等温线根据吸附热之间的比例关系进行了修正。
BET方法的检测步骤包括：准备样品、测量吸附量、绘制BET等温线和计算比表面积。
1. 准备样品首先，需要准备一定量的样品，并将其表面清洁干净。
样品可以是粉末、颗粒或块状固体材料。
在进行检测之前，样品应该通过干燥、研磨等处理进行预处理，以确保样品表面的一致性和纯净度。
2. 测量吸附量在BET方法中，常用的气体吸附剂是氮气。
首先，将已经处理好的样品置于吸附剂中，并通过恒定温度下的吸附台架来测量吸附量。
通过控制温度和吸附剂的流量，可以调整吸附量的测量条件。
3. 绘制BET等温线根据吸附量和相对压力的测量结果，可以通过绘制BET等温线来分析样品的表面积特性。
BET 等温线是通过将吸附量除以饱和吸附量，并以相对压力为横坐标绘制得到的。
通过BET等温线的斜率和拐点等特征，可以计算出比表面积、吸附热等参数。
4. 计算比表面积根据BET等温线的分析结果，可以计算出样品的比表面积。
比表面积的计算公式为：BET比表面积 = （2.185 x Vm）/ （ρ x S）其中，Vm是气体饱和吸附量的平均摩尔体积，ρ是气体的摩尔密度，S是样品质量。
应用领域BET方法在化工领域有广泛的应用。
下面列举了几个常见的应用领域：1.催化剂：催化剂的表面积对其催化性能有着重要影响。
使用BET方法可以评估催化剂的比表面积，并预测其催化活性。
bet 比表面积
bet 比表面积表面积在我们的生活中无处不在，从建筑物到食品包装，从人体器官到微小的细胞，表面积都是一个重要的参数。
在科学研究和工程设计中，表面积的计算和优化也是一个重要的问题。
bet 比表面积是一种常用的表面积测量方法，本文将介绍它的原理和应用。
1. 原理bet 比表面积是基于吸附原理的一种表面积测量方法。
吸附是指物质分子在表面上附着的现象，通常是由于表面的化学性质和物理性质与分子的相互作用所致。
吸附现象在很多领域都有重要的应用，例如催化剂、分离技术、气体吸附等等。
bet 比表面积的原理是利用气体分子在固体表面上的吸附现象，测量固体表面积。
当一个气体分子进入固体孔道或孔隙时，它会与固体表面发生相互作用，这种作用会使气体分子在固体表面上停留一段时间。
停留时间越长，表明气体分子与固体表面的相互作用越强，因此可以用停留时间来表示固体表面的特性。
bet 比表面积的测量方法是将一定量的气体通过样品，使其在固体表面上吸附，然后测量吸附后的气体量。
根据吸附量和气体分子的物理化学性质，可以计算出固体表面的比表面积。
2. 应用bet 比表面积在材料科学、化学工程、环境科学等领域都有广泛的应用。
下面介绍一些常见的应用：（1）催化剂催化剂是一种能够促进化学反应的物质，广泛应用于化学工业、石油化工、环保等领域。
催化剂的活性通常与其表面积有关，因为反应物分子需要在催化剂表面上吸附才能发生反应。
因此，测量催化剂的比表面积对于催化剂的设计和优化非常重要。
（2）吸附材料吸附材料是一种能够吸附气体分子、液体分子或离子的材料，广泛应用于环境治理、气体分离、储能等领域。
吸附材料的吸附性能通常与其比表面积有关，因为吸附材料的吸附能力取决于其表面积和化学性质。
因此，测量吸附材料的比表面积对于吸附材料的设计和应用非常重要。
（3）纳米材料纳米材料是一种具有纳米尺度结构的材料，具有特殊的物理和化学性质。
纳米材料的表面积通常非常大，因为其纳米结构可以增加材料的比表面积。
BET方程
BET要求：（1）阐述BET 方程测定固体催化剂比表面积的原理；（2）BET 方程的压力适用范围（即相对压力p/p 0有何要求？）；（3）阐述BET 流动色谱法测定催化剂比表面积的原理；（4）详细阐述BET 流动色谱法测定比表面积的具体实验步骤；物理吸附的多分子理论是由Brunauar 、Emmett 和Teller 三人在1938年提出的。
其基本假设是：①固体表面是均匀的，自由表面对所有分子的吸附机会相等，分子的吸附、脱附不受其他分子存在的影响；②固体表面与气体分子的作用力为范德华引力，因此在第一吸附层之上还可以进行第二层、第三层等多层吸附。
当吸附达到平衡时，每一层的形成速度与破坏速度相等。
经过数学推导，其基本等温式为：0)1(1)(p p C V C C V p p V p m m -+=- 其中，P ——吸附平衡时的压力，（Pa ）P 0——吸附气体在该温度下的饱和蒸气压，（Pa ）V m ——表面上上形成单分子层需要的气体体积，（mL ）V ——平衡压力为P 时的吸附量，（mL ）C ——与吸附有关的常数。
利用BET 方程测定固体比表面积的原理是建立在BET 方程之上的；根据BET 方程，利用低温下测定气体在固体上的吸附量和平衡分压值，将p /V(P 0-p)对P /P 0作图，可以得到一条直线，直线的斜率为（C-1）/CV m ，其截距为1/CV m ，因此可求出V m 和常数C ，可利用表表面积公式求得。
关于BET 方程的压力适用范围；通常为 p/p 0=0.05~0.35, 这是因为比压小于0.05时，压力大小建立不起多分子层吸附的平衡，甚至连单分子层物理吸附也还未完全形成。
在比压大于0.35时，由于毛细管凝聚变得显著起来，因而破坏了吸附平衡。
但对于含微孔的粉体如活性炭等，其吸附能力很强，如果采用通常的BET 比表面测定方法，在分压0.05～0.35的范围中其线性很差，比表面数值偏小，而且吸附常数C 出现负值，研究认为，对于活性炭应该将BET 的线性部分修正到0.05～0.1压力范围，这时C 值转为正值，且BET 比表面值会逼近Langmuir 比表面值。
BET容量法测定吸附剂比表面积
BET容量法测定吸附剂比表面积周韬摘要：实验根据BET公式，利用自动吸附仪测定微球硅胶对液氮的吸附，即通过测定一定的相对压力下的吸附量，定量地对硅胶颗粒的比表面积进行了测定。
实验中，液氮的吸附量用液氦进行标定。
关键词：BET公式；吸附量；1 前言在测定微孔或者介孔等材料的比表面积实验中，最常用的BET法分为静态法和动态法[1]。
动态法中的容量法测定过程机械化程度高，测定结果比较准确，所以是一种常用的测定方法。
彭人勇等人在“BET氮气吸附法测粉体比表面积误差探讨[2]”一文中提到了BET公式的适用范围。
公式是按多层物理吸附模型推导出的。
在液氮低温下,N2 在绝大多数固体表面上的吸附是物理吸附。
当相对压力很小的时候, 氮分子数离多层吸附的要求太远, 此时试验的点将偏离BET 图的直线。
另外, 当相对压力变得较大时,除了吸附外,还会发生毛细管凝聚现象, 丧失了内表面, 妨碍了多层物理吸附的层数进一步增加。
此时,BET 图偏离直线往上翘。
对大多数样品说来, BET 公式的志向方位是相对压力在0.05 ～ 0.35 之间。
低温氮吸附容量法测催化剂比表面积的理论依据是Langmuir方程和BET方程[3]。
Langmuir吸附模型假定条件为：⑴吸附是单分子层的, 即一个吸附位置只吸附一个分子；⑵被吸附分子间没有相互作用力；⑶吸附剂表面是均匀的。
BET方程模型条件为：(1)吸附剂表面可扩展到多分子层吸附；(2)被吸附组分之间无相互作用力, 而吸附层之间的分子力为范德华力；(3)吸附剂表面均匀；(4)第一层吸附热为物理吸附热, 第二层为液化热；(5)总吸附量为各层吸附量的总和, 每一层都符合Langmuir 公式。
所以，根据前人的经验，在本次实验中，用液氮维持样品的低温使被吸附分子间几乎没有相互作用。
并且在相对压力为0.05-0.30之间进行取点实验。
2 实验部分 2.1原理2.1.1 测定比表面积需要测定的数据微孔硅胶一类物质的比表面积计算方法如下：A =V m N A σ式中：A 为该物质的比表面积，m 2.g -1；V m 为吸附剂表面形成一个单分子层时的吸附量，即饱和吸附量，mol.g -1；N A 为阿伏伽德罗常数；σ为一个分子的截面积，m 2。
bet等温式属于五种吸附等温线中的类型
在研究物理化学领域时，我们经常会遇到各种吸附等温线类型的分类。
其中，bet等温式作为五种吸附等温线中的一种类型，具有其独特的特点和应用。
本文将深入探讨bet等温式的定义、特性和应用，并从不同角度进行全面评估，以便更好地理解这一主题。
一、bet等温式的定义bet等温式是由布鲁诺·保罗·贝特在1938年提出的吸附等温线类型之一。
它描述的是气体或液体在固体表面上的吸附情况，通常用来研究大面积吸附体系。
bet等温式的基本假设是固体表面上存在两种吸附位点，即吸附作用较弱的类型Ⅰ位点和吸附作用较强的类型Ⅱ位点。
根据这一假设，bet等温式能够较好地描述气体或液体在固体表面上的吸附行为。
二、bet等温式的特性1. 双层吸附：bet等温式假设固体表面上存在两种吸附位点，这导致了双层吸附的现象。
在低覆盖度下，气体或液体分子首先吸附在类型Ⅰ位点，形成单层吸附层；随着覆盖度的增加，分子继续吸附在类型Ⅱ位点，形成第二层吸附层。
这种双层吸附的特性是bet等温式的重要特点之一。
2. 吸附热：bet等温式可以通过吸附热来描述吸附过程中的能量变化。
根据bet等温式的理论，吸附热随着覆盖度的增加而减小，这与吸附类型Ⅰ位点和Ⅱ位点的吸附能力有关。
这种特性在实际应用中具有一定的意义，可以帮助我们更好地理解和控制吸附过程。
3. 吸附平衡：bet等温式还可以描述气体或液体在固体表面上的吸附平衡状态。
通过研究吸附等温线，我们可以了解吸附系统在不同温度、压力下的平衡状态，从而为工业生产和环境保护提供重要的参考依据。
三、bet等温式的应用1. 气体吸附分离：利用bet等温式的双层吸附特性，可以设计并优化气体吸附分离过程。
在石油化工行业中，通过合理选择吸附剂和操作条件，可以实现二氧化碳和甲烷等气体的有效分离和提纯。
2. 表面积测定：bet等温式广泛应用于固体材料的比表面积测定。
通过建立吸附等温线模型，可以准确地计算固体材料的比表面积，为材料表征和性能评价提供重要依据。
BET法测比表面积
BET比表面积测定国家标准及行业标准介绍以下是目前比表面积分析测试中最常用的典型国家标准。
1、(GB.T 19587-2004)-气体吸附BE T原理测定固态物质比表面积的方法置于吸附质气体气氛中的样品，其物质表面(颗粒外部和内部通孔的表面)在低温下将发生物理吸附。
当吸附气体达到平衡时，测量平衡吸附压力和吸附的气体量，根据BET方程式，可求出被测样品的单分子层吸附量，从而计算出试样的比表面积。
该标准根据气体吸附的B ET原理，规定了测定固态物质比表面积的方法。
它适用于粉末及多孔材料(包括纳米粉末及纳米级多孔材料)比表面积的测定，其测定范围是O.00l～1000㎡/g。
测量方法计有容量法比表面积分析测试、重量法比表面积分析测试和气相色谱法比表面积分析测试。
一般采用氮气作为吸附气体，但对于比表面积极小的样品可选用氪气。
在测量之前，需试样进行脱气处理，这一点对于纳米材料尤为重要。
通过脱气可除去试样表面原来吸附的物质，但要避免表面之不可逆的变化。
该标准为非等效采用IS09277：1995 Determ inati on of the specif ic surfac e are La of solids by gas adsorp ti On usingthe BET method.2、(GB/T 10722-2003)-炭黑总表面积和外表面积的测定氮吸附法本标准修改采用AS TM D 6556:2000a《炭黑总表面积和外表面积的测定氮吸附法)(英文版)。
本标准代替GB/T 10722-1999《炭黑比表面积测定氮吸附方法》，因为原标准在技术上已落后。
本标准规定了用Brun auer,Emmett,Telter(B.E .T NSA)的多分子层吸附理论多点法测定总表面积和外表面积的原理、意义、用途、试剂、材料、仪器、采样、分析步骤、结果计算、精密度及试验报告.本标准适用于橡胶用炭黑、色素炭黑和乙炔炭黑;本标准也适用于白炭黑氮吸附表面积(NSA) nitrog ens urface a rea(NSA)按B. E. T理论，由氮吸附数据计算得到的炭黑总比表面积。
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对于气-固相催化反应，催化剂表面是其反应进行的场所。 一般而言，表面积越大，催化剂的活性越高。具有均匀表面的 少数催化剂表现出催化剂的活性与表面积成比例关系。
一般催化剂表面积是根据Brunauer-Emmett-Teller提出的 多层吸附理论及总结出的BET方程式进行测定和计算的。
பைடு நூலகம்
BET多分子层吸附定温式为：
p
1 C 1 p
V p* p VC VC p*
式中： V—T、p下质量为m的吸附剂吸附达平衡时，吸附气体的体积； V∝—T、p下质量为m的吸附剂盖满一层时，吸附气体的体积； p*—被吸附气体在温度T时成为液体时的饱和蒸气压； C—与吸附第一层气体的吸附热及该气体的液化热有关的常数。
BET多分子层吸附定温式为：
p
1 C 1 p
V p* p VC VC p*
对于在一定温度T 指定的吸附系统，C 和V∝皆为常数。
p
p
若以 V p * p 对 p * 作图得一条直线，其
斜率 C 1 VC
截距 1 VC
解得
V
截距
1
斜率
若已知每个分子所占的面积，则可算出固体的质量表面。
Am
V (STP) Vm (STP)m
L
式中： L——阿佛加德罗常量； m——吸附剂的质量； Vm(STP) ——STP下气体的摩尔体积(22.414×10-3 m3mol-1)； V (STP)——质量为m的吸附剂在T，p下吸满一层时气体的体积， 并换算成STP下的体积；
σ——每个吸附分子所占的面积。
常用的吸附质是 N2，其截面积 σ＝16.2×10-20 m2。
静态低温氮吸附容量法是经典的比表面积测定方法，试验
装置如图所示。其中量气管、各贮气球的体积及活塞A上至压力 计0点一段毛细管的体积是已知的，样品管中除了固体本身体积 以外的空间称为死空间，是每次实验待测的。
实验时，先将催化剂 加热脱气处理，再将冷却 的样品放入样品管中，对 系统进行抽真空。关闭活 塞A，打开活塞B，将吸附 气体导入各储气球，使量 气管汞面在最大球的下线， 压力计左臂汞面保持在0点， 平衡后关闭活塞B，测定 压力。打开活塞A进行吸 附。待平衡后从体积、温 度、压力变化可计算出吸 附量。将汞面逐次上升至 各球下线，可测得一组压 力对应的吸附量，代入 BET方程即可计算出样品 的表面积。