氣體(tǐ)吸附法測定比表面積分(fēn)析儀原理,是依據氣體(tǐ)在固體(tǐ)表面的吸附特性,在一(yī)定的壓力下(xià),被測樣品顆粒(吸附劑)表面在超低溫下(xià)對氣體(tǐ)分(fēn)子(吸附質)具有可逆物(wù)理吸附作用,并對應一(yī)定壓力存在确定的平衡吸附量。通過測定出該平衡吸附量,利用理論模型來等效求出被測樣品的比表面積、孔容積及孔徑分(fēn)布。
高純氮氣以及液氮(冷卻劑)因其易獲得性和良好的可逆吸附特性,成爲zui常用的吸附質,廣泛用于比表面積的測定,比表面積分(fēn)析儀。對于孔道較小(xiǎo),擴散較慢(màn)的微孔樣品,如:分(fēn)子篩及活性炭等樣品;以及比表面積較小(xiǎo)的樣品,如:天然礦石,有機材料等,氮氣做吸附氣體(tǐ)存在局限性,可以選擇氩氣,二氧化碳氣,氪氣等做吸附氣體(tǐ)。
氩氣作爲吸附氣體(tǐ)可以在87K液氩溫度或者77K的液氮溫度下(xià)在材料表面發生(shēng)穩定吸附,在分(fēn)子篩樣品微孔測試方面廣泛應用。主要存在以下(xià)三方面原因:
1. 氮分(fēn)子是極性分(fēn)子且存在四極偶距,加強了吸附質分(fēn)子與不均勻的分(fēn)子篩孔壁之間的作用力,容易發生(shēng)特性吸附,給識别不同孔徑分(fēn)子篩帶來難度;相對氮分(fēn)子,氩氣分(fēn)子是球形的非極性的單原子分(fēn)子,能得到更的微孔分(fēn)布。
2. 對于一(yī)個确定的孔寬,氮氣比氩氣需要更低的P/P0。故選用氩氣做吸附氣體(tǐ),微孔吸附能在較高的P/P0點進行,有利于提高測試精度。
3. 氩氣可以選在87K的液氩溫度吸附,提高冷浴的溫度,有利于縮短平衡時間,提高測試效率。
氩氣做吸附氣體(tǐ)測試其局限性在于孔徑大(dà)于12nm後毛細凝聚就會消失,所以,一(yī)般隻能用于微孔測試。
對于微孔較多的活性炭樣品,可以選擇用二氧化碳做吸附質,在冰點吸附,主要用于活性炭飽和吸附能力的測試。二氧化碳的冰點(273K)吸附相對氩氣、氮氣的吸附溫度(77K或者87K)提高了很多,大(dà)大(dà)提高了氣體(tǐ)擴散速度。故對活性炭樣品,選擇二氧化碳在冰點吸附,具有效率高,易擴散,容易得到飽和吸附量的特點,更适合于活性炭飽和吸附能力的測試。但是,二氧化碳冰點的飽和蒸汽壓(3485.3KPa)太高,隻能在微孔範圍内吸附,不能達到更高P/P0壓力點,除非選用高壓吸附儀。
對于比表面積較小(xiǎo)的金屬粉末,有機材料以及一(yī)些天然的礦石可以選用氪氣做吸附氣體(tǐ)。