标准集团分享比表面积分析仪低吸附质气体的选择

发布时间：2023-12-11

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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、孔容积及孔径分布。

高纯氮气以及液氮（冷却剂）因其易获得性和良好的可逆吸附特性，成为常用的吸附质，广泛用于比表面积的测定。对于孔道较小，扩散较慢的微孔样品，如：分子筛及活性炭等样品；以及比表面积较小的样品，如：天然矿石，有机材料等，氮气做吸附气体存在局限性，可以选择氩气，二氧化碳气，氪气等做吸附气体。

氩气作为吸附气体可以在87K液氩温度或者77K的液氮温度下在材料表面发生稳定吸附，在分子筛样品微孔测试方面广泛应用。主要存在以下三方面原因：

1. 氮分子是极性分子且存在四极偶距，加强了吸附质分子与不均匀的分子筛孔壁之间的作用力，容易发生特性吸附，给识别不同孔径分子筛带来难度；相对氮分子，氩气分子是球形的非极性的单原子分子，能得到更的微孔分布。

2. 对于一个确定的孔宽，氮气比氩气需要更低的P/P0。故选用氩气做吸附气体，微孔吸附能在较高的P/P0点进行，有利于提高测试精度。

3. 氩气可以选在87K的液氩温度吸附，提高冷浴的温度，有利于缩短平衡时间，提高测试效率。

氩气做吸附气体测试其局限性在于孔径大于12nm后毛细凝聚就会消失，所以，一般只能用于微孔测试。

对于微孔较多的活性炭样品，可以选择用二氧化碳做吸附质，在冰点吸附，主要用于活性炭饱和吸附能力的测试。二氧化碳的冰点（273K）吸附相对氩气、氮气的吸附温度（77K或者87K）提高了很多，大大提高了气体扩散速度。故对活性炭样品，选择二氧化碳在冰点吸附，具有效率高，易扩散，容易得到饱和吸附量的特点，更适合于活性炭饱和吸附能力的测试。但是，二氧化碳冰点的饱和蒸汽压（3485.3KPa）太高，只能在微孔范围内吸附，不能达到更高P/P0压力点，除非选用高压吸附仪。

对于比表面积较小的金属粉末，有机材料以及一些天然的矿石可以选用氪气做吸附气体。

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