比表面積分析儀低溫吸附法吸附質氣體的選擇
來源：貝士德儀器科技（北京）有限公司
2025年04月13日 07:19
氣體吸附法測定比表面積原理，是依據氣體在固體表面的吸附特性，在一定的壓力下，被測樣品顆粒（吸附劑）表面在超低溫下對氣體分子（吸附質）具有可逆物理吸附作用，并對應一定壓力存在確定的平衡吸附量。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，成為的吸附質，廣泛用于比表面積的測定。對于孔道較小，擴散較慢的微孔樣品，如：分子篩及活性炭等樣品；以及比表面積較小的樣品，如：天然礦石，有機材料等，氮氣做吸附氣體存在局限性，可以選擇氬氣，二氧化碳氣，氪氣等做吸附氣體。
氬氣作為吸附氣體可以在87K液氬溫度或者77K的液氮溫度下在材料表面發生穩定吸附，在分子篩樣品微孔測試方面廣泛應用。主要存在以下三方面原因：
1. 氮分子是極性分子且存在四極偶距，加強了吸附質分子與不均勻的分子篩孔壁之間的作用力，容易發生特性吸附，給識別不同孔徑分子篩帶來難度；相對氮分子，氬氣分子是球形的非極性的單原子分子，能得到更精確的微孔分布。
2. 對于一個確定的孔寬，氮氣比氬氣需要更低的P/P0。故選用氬氣做吸附氣體，微孔吸附能在較高的P/P0點進行，有利于提高測試精度。
3. 氬氣可以選在87K的液氬溫度吸附，提高冷浴的溫度，有利于縮短平衡時間，提高測試效率。
氬氣做吸附氣體測試其局限性在于孔徑大于12nm后毛細凝聚就會消失，所以，一般只能用于微孔測試。
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）吸附相對氬氣、氮氣的吸附溫度（77K或者87K）提高了很多，大大提高了氣體擴散速度。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，更適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，只能在微孔范圍內吸附，不能達到更高P/P0壓力點，除非選用高壓吸附儀。
對于比表面積較小的金屬粉末，有機材料以及一些天然的礦石可以選用氪氣做吸附氣體。
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