全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀測(cè)試介紹
BET物理吸附儀目前主要應(yīng)用于多孔材料的比表面積與孔結(jié)構(gòu)的分析,其利用固體材料的吸附特性,借助氣體分子作為“量具”來度量材料的表面積和孔結(jié)構(gòu),可測(cè)試材料的比表面積、總孔容、孔徑分布和吸脫附曲線等數(shù)據(jù);
常用的吸附質(zhì)氣體有氮?dú)?,二氧化碳,氬氣,氫氣等?br />
可測(cè)試的孔徑范圍包括微孔(孔直徑φ<2nm)和介孔(2 nm ≤ φ ≤ 50 nm);
介孔模式:包含介孔范圍內(nèi)等溫吸脫附曲線,比表面積,孔容、孔徑分布等數(shù)據(jù);
全孔模式:包含微孔和介孔范圍內(nèi)等溫吸脫附曲線,比表面積,孔容、孔徑分布等數(shù)據(jù);
比表面積模式:只有p/p0在0.05-0.35之間得到比表面積數(shù)據(jù),沒有等溫吸脫附曲線和孔容孔徑等數(shù)據(jù)。
比表面積數(shù)值決定測(cè)試樣品質(zhì)量,會(huì)影響測(cè)試精度。脫附曲線意義不大!
全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀測(cè)試注意事項(xiàng)
1.一般都是粉末樣品,如是顆粒狀請(qǐng)盡量物理粉碎得比較小,一般要求在3mm以下 。為方便取樣,請(qǐng)不要用自封袋裝樣。
2.比表面積大于500請(qǐng)?zhí)峁?00mg以上,對(duì)于氮?dú)馕?,樣品要求如下(若提供的樣品量不足則保證不了結(jié)果的準(zhǔn)確性):
a.比表面積有大概預(yù)期的前提下,可用公式:比表面積(m2/g)*樣品量(g)=15-20m2來大致確定所需樣品量,老師會(huì)根據(jù)實(shí)際情況來確定測(cè)試樣品量。針對(duì)比表面積大于400m2/g的樣品,為了減少稱量誤差,建議樣品量不要少于50mg。預(yù)約時(shí)請(qǐng)寫清楚比表面積范圍,如果由于樣品量少導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確,我們一般不安排復(fù)測(cè)。
b.在不知道比表面積情況下,一般測(cè)試全孔和微孔模式質(zhì)量要100mg以上(前提是樣品中有微孔),測(cè)試介孔模式需要250mg以上。
3. 脫氣溫度要求在樣品穩(wěn)定溫度范圍內(nèi),不能超過熔點(diǎn)溫度的二分之一??!真空脫氣實(shí)際溫度要比烘箱高,如果樣品加熱易分解或爆炸請(qǐng)?zhí)崆案嬷ぷ魅藛T,否則后續(xù)有問題需自行承擔(dān)。另外,如果脫氣溫度低于100,很可能脫氣不完全導(dǎo)致結(jié)果偏低。不過設(shè)備脫氣溫度不超300℃?。?!如果脫氣溫度高于樣品合成溫度,請(qǐng)確保樣品不會(huì)分解(可提供樣品TG數(shù)據(jù))否則后續(xù)有問題需自行承擔(dān)。
4.常規(guī)測(cè)試壓力最高為1個(gè)大氣壓,如需高壓吸附要另外溝通;如需要預(yù)約H2及之后的氣體,請(qǐng)先聯(lián)系工作人員。一般脫氣時(shí)間6-8h,若脫氣時(shí)間超出12h,請(qǐng)聯(lián)系工作人員
全自動(dòng)比表面及孔隙度分析儀測(cè)試常見問題
1. 為什么得到的BET值為負(fù)?
正常情況下樣品對(duì)吸附質(zhì)有吸附的話比表面積值應(yīng)該為正,出現(xiàn)負(fù)值的可能有三種原因:1. 樣品自身的原因,可以看等溫吸脫附曲線,如果沒有吸附的話吸附值應(yīng)該在0附近,再加上儀器誤差的現(xiàn)象,也可能跑到負(fù)值出現(xiàn)吸附點(diǎn),所以該類樣品的吸附幾乎可以忽略。2. 測(cè)試所加樣品量過少,造成總的吸附值很低,則容易產(chǎn)生這個(gè)現(xiàn)象。3. 脫氣溫度和時(shí)間不合理,脫氣溫度過高,造成孔結(jié)構(gòu)的變化或坍塌,脫附溫度太低或者脫氣時(shí)間短,造成脫氣不完全,也會(huì)產(chǎn)生這個(gè)問題。
2. 為什么等溫吸脫附曲是不閉合的?
等溫吸脫附曲線不閉合,這種情況比較常見,產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因也比較多,可能原因如下:1. 材料表面存在特殊的基團(tuán)和化學(xué)性能,導(dǎo)致吸附的氣體分子無法完全脫離,即材料對(duì)吸附質(zhì)有較強(qiáng)作用,導(dǎo)致吸脫附會(huì)存在一定的不閉合程度;2. 材料自身的比表面較小,一般吸脫附閉合程度會(huì)較差;3. 稱樣量問題,稱樣量太少,容易造成測(cè)量不準(zhǔn),也會(huì)出現(xiàn)此類情況;4. 樣品前處理問題,溫度太高,測(cè)試的孔結(jié)構(gòu)坍塌,氣體脫附不出來會(huì)造成曲線不閉合; 5. 如果研究碳材料的話需要注意,碳材料的孔大多為柔性孔或者墨水瓶孔,氣體吸附之后孔口直徑收縮,導(dǎo)致吸附上的氣體不易脫附,很容易導(dǎo)致吸脫附曲線不閉合。5.設(shè)備問題,有可能是漏氣了。儀器真空系統(tǒng)不保壓造成。這樣很容易造成吸附為負(fù),以及造成后續(xù)的吸脫附曲線不閉合。
3. BJH脫附孔徑分布存在“假峰”
在氣體脫附過程中大多數(shù)情況下都反映了一個(gè)滯后的過程。所以在用BJH方法分析樣品孔徑時(shí),脫附段很容易出現(xiàn)假峰,一般是在3.8nm處出現(xiàn),出現(xiàn)假峰的原因與孔的類型有關(guān)系,內(nèi)部孔道的連通性,孔型的多樣性以及孔徑的分散性等等原因都會(huì)導(dǎo)致在脫附過程中出現(xiàn)假峰。
4. BET全孔測(cè)試可以測(cè)得哪些參數(shù)?
答:比表面積、吸附脫附曲線、介孔和微孔孔徑大小,孔容積等。
5. BET全孔測(cè)試和介孔測(cè)試的區(qū)別有哪些?
答:全孔測(cè)試可以得到介孔+微孔的相關(guān)數(shù)據(jù),而介孔測(cè)試只有介孔的相關(guān)數(shù)據(jù),兩種測(cè)試項(xiàng)目都包含比表面積。
6. BET吸脫附溫度怎么確定?
首要原則是不破壞樣品結(jié)構(gòu)。一般脫氣溫度不能高于固體熔點(diǎn)或玻璃的相變點(diǎn),建議不要超過熔點(diǎn)溫度的一半。我們測(cè)試儀器可選溫度范圍一般是室溫-300 ℃。 考慮到脫氣溫度過高會(huì)導(dǎo)致樣品結(jié)構(gòu)的不可逆變化,脫氣溫度過低又可能使脫氣處理不完全導(dǎo)致結(jié)果偏小,所以在不破壞樣品結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上脫氣溫度可適當(dāng)提高;一般情況是比樣品的變性溫度的1/2低20 ℃。
7. BET的吸脫附時(shí)間怎么確定?
答:脫氣時(shí)間確定與脫氣溫度、樣品孔道復(fù)雜程度有關(guān)。孔道越復(fù)雜,孔道里的雜質(zhì)越難出來,需要脫氣時(shí)間就越長(zhǎng);脫氣溫度低,分子擴(kuò)散速度慢,脫氣時(shí)間也需要延長(zhǎng);如果樣品比表面積大于1000,建議時(shí)長(zhǎng)8 h+,500-1000約6 h左右,一般樣品的脫氣時(shí)間設(shè)置不少于6 h。
8. 曲線不閉合的原因主要有哪些?
跟樣品本身的孔型有關(guān)系。
9. 不同孔徑結(jié)構(gòu)分別用哪些模型來表示孔徑分布?
微孔孔徑分布可看HK中的孔徑分布數(shù)據(jù); 介孔孔徑分布看BJH中的 孔徑分布數(shù)據(jù); 全孔孔徑分布看NLDFT或DFT中的孔徑分布數(shù)據(jù)。
10. 為什么要對(duì)樣品進(jìn)行脫氣處理?
目的是除去樣品表面吸附的雜質(zhì),如水、油等,一般是將樣品在真空下加熱處理。
11.BET測(cè)試裝樣量(樣品量)有什么要求?
理論裝樣量見下表,比表面積大于100的,至少50mg,盡量多一些,以減小誤差:

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