比表面測(cè)試法測(cè)試方法

同時(shí)這兩種分類標(biāo)準(zhǔn)又有著一定的聯(lián)系，直接對(duì)比法只能采用動(dòng)態(tài)色譜法來(lái)測(cè)定吸附氣體量的多少，吸附氣體一般使用的都是氮?dú)?，而BET法既可以采用連續(xù)流動(dòng)法，也可以采用容量法來(lái)測(cè)定吸附氣體量。

連續(xù)流動(dòng)法

動(dòng)態(tài)色譜法是相對(duì)于靜態(tài)法而言，整個(gè)測(cè)試過(guò)程是在常壓下進(jìn)行，吸附劑是在處于連續(xù)流動(dòng)的狀態(tài)下被吸附。連續(xù)流動(dòng)法是在氣相色譜原理的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，由熱導(dǎo)檢測(cè)器來(lái)測(cè)定樣品吸附氣體量的多少。連續(xù)動(dòng)態(tài)氮吸附是以氮?dú)鉃槲綒猓院饣驓錃鉃檩d氣,兩種氣體按一定比例混合，使氮?dú)膺_(dá)到指定的相對(duì)壓力，流經(jīng)樣品顆粒表面。當(dāng)樣品管置于液氮環(huán)境下時(shí)，粉體材料對(duì)混合氣中的氮?dú)獍l(fā)生物理吸附，而載氣不會(huì)被吸附，造成混合氣體成分比例變化，從而導(dǎo)致熱導(dǎo)系數(shù)變化，這時(shí)就能從熱導(dǎo)檢測(cè)器中檢測(cè)到信號(hào)電壓，即出現(xiàn)吸附峰。吸附飽和后讓樣品重新回到室溫，被吸附的氮?dú)饩蜁?huì)脫附出來(lái)，形成與吸附峰相反的脫附峰。吸附峰或脫附峰的面積大小正比于樣品表面吸附的氮?dú)饬康亩嗌?，可通過(guò)定量氣體來(lái)標(biāo)定峰面積所代表的氮?dú)饬俊Ｍㄟ^(guò)測(cè)定一系列氮?dú)夥謮篜/P0下樣品吸附氮?dú)饬?，可繪制出氮等溫吸附或脫附曲線，進(jìn)而求出比表面積。通常利用脫附峰來(lái)計(jì)算比表面積。

特點(diǎn)：動(dòng)態(tài)色譜法測(cè)試過(guò)程操作簡(jiǎn)單，消除系統(tǒng)誤差能力強(qiáng)，同時(shí)具有可采用直接對(duì)比法和BET方法進(jìn)行比表面積理論計(jì)算。

容量法

容量法中，測(cè)定樣品吸附氣體量多少是利用氣態(tài)方程來(lái)計(jì)算。在預(yù)抽真空的密閉系統(tǒng)中導(dǎo)入一定量的吸附氣體，通過(guò)測(cè)定出樣品吸脫附導(dǎo)致的密閉系統(tǒng)中氣體壓力變化，利用氣態(tài)方程P*V/T=nR換算出被吸附氣體摩爾數(shù)變化。

直接對(duì)比法

直接對(duì)比法比表面積分析測(cè)試是利用連續(xù)流動(dòng)法來(lái)測(cè)定吸附氣體量，測(cè)定過(guò)程中需要選用標(biāo)準(zhǔn)樣品（經(jīng)嚴(yán)格標(biāo)定比表面積的穩(wěn)定物質(zhì)）。并聯(lián)到與被測(cè)樣品完全相同的測(cè)試氣路中，通過(guò)與被測(cè)樣品同時(shí)進(jìn)行吸附，分別進(jìn)行脫附，測(cè)定出各自的脫附峰。在相同的吸附和脫附條件下，被測(cè)樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品的比表面積正比于其峰面積大小。

計(jì)算公式如下：

Sx：被測(cè)樣品比表面積 S0：標(biāo)準(zhǔn)樣品比表面積，

Ax：被測(cè)樣品脫附峰面積 A0：標(biāo)準(zhǔn)樣品脫附峰面積

Wx：被測(cè)樣品質(zhì)量 W0：標(biāo)準(zhǔn)樣品質(zhì)量

優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需實(shí)際標(biāo)定吸附氮?dú)饬矿w積和進(jìn)行復(fù)雜的理論計(jì)算即可求得比表面積；測(cè)試操作簡(jiǎn)單，測(cè)試速度快，效率高。

缺點(diǎn)：當(dāng)標(biāo)樣和被測(cè)樣品的表面吸附特性相差很大時(shí)，如吸附層數(shù)不同，測(cè)試結(jié)果誤差會(huì)較大。

直接對(duì)比法僅適用于與標(biāo)準(zhǔn)樣品吸附特性相接近的樣品測(cè)量，由于BET法具有更可靠的理論依據(jù)，國(guó)內(nèi)外更普遍認(rèn)可BET法比表面積測(cè)定。

BET比表面積測(cè)定法

BET理論計(jì)算是建立在Brunauer、Emmett和Teller三人從經(jīng)典統(tǒng)計(jì)理論推導(dǎo)出的多分子層吸附公式基礎(chǔ)上，即著名的BET方程：

P: 吸附質(zhì)分壓 P0: 吸附劑飽和蒸汽壓

V: 樣品實(shí)際吸附量 Vm: 單層飽和吸附量

C：與樣品吸附能力相關(guān)的常數(shù)

由上式可以看出，BET方程建立了單層飽和吸附量Vm與多層吸附量V之間的數(shù)量關(guān)系，為比表面積測(cè)定提供了很好的理論基礎(chǔ)。

BET方程是建立在多層吸附的理論基礎(chǔ)之上，與許多物質(zhì)的實(shí)際吸附過(guò)程更接近，因此測(cè)試結(jié)果可靠性更高。實(shí)際測(cè)試過(guò)程中，通常實(shí)測(cè)3-5組被測(cè)樣品在不同氣體分壓下多層吸附量V，以P/P0為X軸， 為Y軸，由BET方程做圖進(jìn)行線性擬合，得到直線的斜率和截距，從而求得Vm值計(jì)算出被測(cè)樣品比表面積。理論和實(shí)踐表明，當(dāng)P/P0取點(diǎn)在0.05-0.35范圍內(nèi)時(shí)，BET方程與實(shí)際吸附過(guò)程相吻合，圖形線性也很好，因此實(shí)際測(cè)試過(guò)程中選點(diǎn)需在此范圍內(nèi)。由于選取了3-5組P/P0進(jìn)行測(cè)定，通常我們稱之為多點(diǎn)BET。當(dāng)被測(cè)樣品的吸附能力很強(qiáng)，即C值很大時(shí)，直線的截距接近于零，可近似認(rèn)為直線通過(guò)原點(diǎn)，此時(shí)可只測(cè)定一組P/P0數(shù)據(jù)與原點(diǎn)相連求出比表面積，我們稱之為單點(diǎn)BET。與多點(diǎn)BET相比，單點(diǎn)BET結(jié)果誤差會(huì)大一些。

若采用流動(dòng)法來(lái)進(jìn)行BET測(cè)定，測(cè)量系統(tǒng)需具備能精確調(diào)節(jié)氣體分壓P/P0的裝置，以實(shí)現(xiàn)不同P/P0下吸附量測(cè)定。對(duì)于每一點(diǎn)P/P0下BET吸脫附過(guò)程與直接對(duì)比法相近似，不同的是BET法需標(biāo)定樣品實(shí)際吸附氣體量的體積大小，而直接對(duì)比法則不需要。

特點(diǎn)：BET理論與物質(zhì)實(shí)際吸附過(guò)程更接近，可測(cè)定樣品范圍廣，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性和可信度高，特別適合科研及生產(chǎn)單位使用。

先張測(cè)試法是為了提高鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂性能以及避免鋼筋混凝土構(gòu)件過(guò)早出現(xiàn)裂縫，而在混凝土構(gòu)件預(yù)制過(guò)程中對(duì)其預(yù)先施加應(yīng)力以提高構(gòu)件性能的一種方法。通常在澆灌混凝土之前張拉鋼筋的制作方法也稱為先張測(cè)試法，它在工程建設(shè)中起著重要作用。

先張測(cè)試法生產(chǎn)構(gòu)件可采用長(zhǎng)線臺(tái)座法，一般臺(tái)座長(zhǎng)度在50~150m之間，或在鋼模中機(jī)組流水法生產(chǎn)構(gòu)件。先張法生產(chǎn)構(gòu)件，涉及到臺(tái)座、張拉機(jī)具和夾具及先張法張拉工藝，臺(tái)座在先張測(cè)試法構(gòu)件生產(chǎn)中是主要的承力構(gòu)件，它必須具有足夠的承載能力、剛度和穩(wěn)定性，以免因臺(tái)座的變形、傾覆和滑移而引起預(yù)應(yīng)力的損失，以確保先張法生產(chǎn)構(gòu)件的質(zhì)量。2100433B

比表面積定義：每克物質(zhì)中所有顆粒總的外比表面積與內(nèi)比表面積之和，國(guó)際單位是：m2/g ，比表面積是衡量物質(zhì)特性的重要參量，其大小與顆粒的粒徑、形狀、表面缺陷及孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；同時(shí)，比表面積大小對(duì)物質(zhì)其它的許多物理及化學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生很大影響，特別是隨著顆粒粒徑的變小，比表面積成為了衡量物質(zhì)性能的一項(xiàng)非常重要參量，如目前廣泛應(yīng)用的納米材料。比表面積大小性能檢測(cè)在許多的行業(yè)應(yīng)用中是必須的，如電池材料，催化劑，橡膠中碳黑補(bǔ)強(qiáng)劑，納米材料，分子篩，活性炭等。一般固體比表面積多在0.1-2000之間。也有一些材料比較特殊。像電池的正極三元材料，比表面只有零點(diǎn)幾。而有些活性炭的比表面可以達(dá)到三四千左右。

固體有一定的幾何外形，借通常的儀器和計(jì)算可求得其表面積。但粉末或多孔性物質(zhì)表面積的測(cè)定較困難，它們不僅具有不規(guī)則的外表面，還有復(fù)雜的內(nèi)表面。通常稱1g固體所占有的總表面積為該物質(zhì)的比表面積(specific surface area,單位為㎡/g)。比表面測(cè)試主要即指測(cè)試固體比表面積的方法和過(guò)程，固體尤其是多孔固體的比表面測(cè)試，無(wú)論在科研還是工業(yè)生產(chǎn)中都具有十分重要的意義。

比表面積是衡量物質(zhì)特性的重要參量，其大小與顆粒的粒徑、形狀、表面缺陷及孔結(jié)構(gòu)密切相關(guān)；同時(shí)，比表面積大小對(duì)物質(zhì)其它的許多物理及化學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生很大影響，特別是隨著顆粒粒徑的變小，比表面積成為了衡量物質(zhì)性能的一項(xiàng)非常重要參量，如目前廣泛應(yīng)用的納米材料。