一、實(shí)驗目的
1.了解氮吸附比表面儀測定粉體材料比表面積的基本原理
2.掌握粉體材料比表面積的測量及分析方法

二、工作原理
1.概述
處于固體表面上的原子或分子有表面(過(guò)剩)自由能，當氣體分子與其接觸時(shí)，有一部分會(huì )暫時(shí)停留在表面上，使得固體表面上氣體的濃度大于氣相中的濃度，這種現象稱(chēng)為氣體在固體表面上的吸附作用。通常把能有效地吸附氣體的固體稱(chēng)為吸附劑；被吸附的氣體稱(chēng)為吸附質(zhì)。吸附劑對吸附質(zhì)吸附能力的大小由吸附劑、吸附質(zhì)的性質(zhì)，溫度和壓力決定。吸附量是描述吸附能力大小的重要的物理量，通常用單位質(zhì)量（或單位表面面積）吸附劑在一定溫度下在吸附達到平衡時(shí)所吸附的吸附質(zhì)的體積（或質(zhì)量、摩爾數等）來(lái)表示。對于一定化學(xué)組成的吸附劑其吸附能力的大小還與其表面積的大小、孔的大小及分布、制備和處理條件等因素有關(guān)。一般應用的吸附劑都是多孔的，這種吸附劑的表面積主要由孔內的面積（內面積）所決定，固體所具有的表面積稱(chēng)為比表面。
每克物質(zhì)的表面積稱(chēng)為比表面積，單位是m3/g。它是用于評價(jià)粉體材料的活性、吸附、催化等多種性能的重要物理屬性。隨著(zhù)超細粉體材料尤其是納米材料的迅猛發(fā)展，測定比表面積對掌握粉體材料的性能具有極為重要的意義。
測定比表面積的方法繁多，如鄧錫克隆發(fā)射法（Densichron Examination）；溴化十六烷基*基銨吸附法（CTAB）；電子顯微鏡測定法（Electronic Microscopic Examination）；著(zhù)色強度法（Tint strength）；氮吸附測定法（Nitrogen Surface Area）等。F.Hinson通過(guò)各種方法比較認為氮吸附法是可靠、有效的較好的方法。

2.實(shí)驗原理
本設備是在F.M Nelson和Eggertsen's等人氣相色譜原理的基礎上發(fā)展而成的，以氦氣作為載氣，氮氣為被吸附氣體，二者按一定的比例（N2:He＝1:4）通入樣品管，當樣品管浸入液氮時(shí)，混合氣中的氮氣被樣品所吸附并達飽和，吸附氮的數量與樣品表面積有定量關(guān)系，隨后在樣品升溫過(guò)程中，吸附的氮氣被解吸。氮氣含量的變化引起熱導池的參臂熱導絲RC和測量熱導絲MC的電位變化，惠斯頓電橋兩端電位失去平衡。在升溫解吸時(shí)，通過(guò)聯(lián)機采集數據，計算機記錄下一個(gè)近似于正態(tài)分布的解吸峰，對應解吸峰進(jìn)行積分可得到峰面積，將它與標準樣品進(jìn)行比較就可轉換出待測樣品比表面積結果。由惠斯頓電橋得待測樣品比表面積轉換關(guān)系為：     氮吸附法是以BET理論為基礎，并以朗格繆爾Langmuir及尼爾蓀（NeLsan）色譜原理拓展為本公司生產(chǎn)的N2吸附方法，所用標準樣品經(jīng)美國21個(gè)實(shí)驗室測定結果，認為其方法*可靠、*有效、*經(jīng)典。 目前該方法已列入標準、美國標準和我國國家標準。
適用于碳黑、白炭黑及各種硅基氧化物、氧化鋅、氧化鈣、氧化鋁、活性炭、碳酸鈣、碳纖維、氫氧化鎳石墨等各種粉體材料的應用、研究、檢測、生產(chǎn)。涵概石化、橡膠、有色金屬陶瓷、催化等相關(guān)行業(yè)及科研院所和粉體及納米材料生產(chǎn)廠(chǎng)。目前美國ASTM已將該法列在D3037內，標準ISO-4652已把它列為測試標準，我國已把該方法在1998年列為國家標準GB-10517。查特液氮罐
 
.1  3H－2000型全自動(dòng)氮吸附比表面儀

三、實(shí)驗儀器
1.    3H－2000型全自動(dòng)氮吸附比表面儀（北京匯海宏納米科技有限公司），儀器見(jiàn)圖*****.1，測試軟件報告見(jiàn)圖****.2。

（1）技術(shù)參數    
電源電壓：220V  頻率：50Hz
熱導池輸入：直流電壓0-30V  輸入直流電流：0-200mA
氮氦混合氣體流量：65－85ml/min
比表面積測定范圍：10-1~2×103m2/g
（2）儀器組合
主機：由四個(gè)樣品管及冷卻、加熱系統、氣路系統、自動(dòng)控制系統組成。
數據處理系統：軟件及通用微機
2.氮氦混合高壓氣瓶及液氮罐一個(gè)
 
.2   液氮罐比表面積測試報告
四、實(shí)驗操作
1.將四個(gè)U型管用重鉻酸鉀與濃硫酸配置的洗液浸泡后用蒸餾水進(jìn)行清洗，晾干；
2.將待測樣品和標準樣品進(jìn)行烘干，稱(chēng)量。稱(chēng)量時(shí)需選取精度為0.1mg的分析天平。稱(chēng)量完后裝入U型管安裝好；
3.開(kāi)啟氮氦混合高壓氣瓶；
4.5min后開(kāi)啟電源，設置電壓和電流，待熱導池電位穩定后調零；
5.低溫吸附；
6.高溫脫附；
7.斷電，關(guān)氣；
8.結果觀(guān)察與分析。
五.實(shí)驗內容
1.測量三個(gè)粉末試樣的比表面積。
2.比較三個(gè)試樣的比表面積解吸峰波形圖形狀，并分析原因；
3.分析實(shí)驗結果的影響因素。查特液氮罐

六.注意事項
1.實(shí)驗操作前必須先通氣后開(kāi)啟電源，實(shí)驗結束時(shí)先關(guān)閉電源后關(guān)氣。否則正在加熱的鎢絲會(huì )因為沒(méi)有He－N2氣保護而被氧化燒壞。
2.只有當氣流穩定且進(jìn)氣流量計和排氣流量計示數一致時(shí)才可進(jìn)行實(shí)驗。
3.液氮罐中液氮量必須足夠，至少要將U型管底部淹沒(méi)。
4.應盡量選取比表面積相近的標準樣品。查特液氮罐