催化剂和吸附剂中比表面积检测方案(比表面)

GB/T 5816一1995 中华人民共和国国家标准催化剂和吸附剂表面积测定法 GB/T5816-1995代替 GB/T5816-86 Catalysts and adsorbents-Determination of surface area 1 主题内容与适用范围 本标准规定了用静态氮吸附容量法测定催催剂、吸附剂的表面积。 本标准适用于具有Ⅱ型或Ⅳ型吸附等温线、表面积大于1m²/g的催化剂、吸附剂。 2 术语 催化剂、吸附剂的表面积：催化剂、吸附剂的总表面积，m²/g。 2死空间：装有试样的样品管浸于合适深度的液氮中时(见6.2.5)，样品管(包括样品阀)的空隙体积，cm’. 3 方法概要 采用静态氮吸附容量法测量样品在不同低压下所吸附的氮气体积，至少要测得符合BET 线性关系的四个试验点，应用 BET 二参数方程进行表面积计算。 4 仪器 4.1 凡符合静态氮吸附容量法基本原理的试验装置，无论经典的玻璃真空吸附装置或商品自动吸附仪，均可作为本标准的测定仪器，但要求真空度优于1.3Pa，体积量管恒温控制不大于士0.1℃，体积测量精度0.05 cm'，压力测量范围0~133.3 kPa，精确到13 Pa。对于玻璃真空吸附装置，应使用氮或氧蒸气温度计测量液氮温度，并给出液氮饱和蒸气压，如若使用测高仪，最小刻度 0.02 cm。 分析斤平：感量为0.1 mg. 烘箱。 5 材料 5.1 氮气：钢瓶装，纯度不低于99.9%。 氦气：钢瓶装，纯度不低于99.9%。 液氮：蒸气压不高于当天大气压5.3kPa。 6 试验步骤 6.1 样品预处理和脱气： 6.1.1 将干净的空样品管置于仪器脱气系统。经抽真空后，充充气达到常压。 6.1.2 从脱气口取下样品管，加塞子称量，精确至0.1 mg。此质量记为 m1。 6.1.3 取适量样品加入到样品管中，使估算的样品总表面积在20~100m²为宜。把样品管与各脱气口国家技术监督局1995-12-21批准 1996-08-01实施 连接。设定加热温度300℃，套好加热套，开始对样品加热抽空。当加热温度达到300℃，系统真空度达到1.3 Pa时，再连续脱气至少4h。允许对样品脱气过夜。 注：①对某些经300℃加热可能分解或烧结的材料，允许在较低温度下脱气，但报告结果时应加注明。 ②如果样品中水分超过5%(m/m)，为避免粉末样品“爆沸”和“自身水蒸气处理”损失表面积，应控制加热速度。建议加热速度不要超过100℃/h。 6.1.4 取下加热套，待样品管冷却到室温，用氦气回充样品管达到常压。 6.1.5 从脱气口取下脱气后样品管，加塞子称量，精确至0.1 mg。此质量记为 m2，由 m2 与 mi之差得到样品净重。 6.2 死空间测定： 6.2.1 向各样品杜瓦瓶加入液氮。 6.2.2 将装有试样的样品管置于分析系统样品接口。 6.2.3 压力传感器调零。 6.2.4 抽空排除待测样品管中的氦气，使系统压力低于1.3 Pa。 6.2.5 将样品管浸入液氮杜瓦瓶中，控制试样到液液面距离不低于50 mm，并在整个测定过程中保持液氮面恒定。 6.2.6 向分析系统歧管充到79.9~119.9 kPa，并记录此压力和歧管温度。然后打开待测样品阀，使氦气充入样品管。 6.2.7 约平衡5 min 后，记录平衡压力和歧管温度。根据记录的压力和歧管温度以及已知歧管体积，准 确计算死空间。6.2.8 抽空排除分析系统及样品管内氦气，使系统压力低压1.3 Pa。 6.3 吸附测定： 6.3.1根据分析要求向系统充氮，在相对压力 P/P，为0.04~0.20或0.25之间实测四个以上吸附试验点。记录相应的平衡压力P，并计算吸附量V 6.3.2 吸附测定时，压力变动在5 min 内不超过 13 Pa，可以视为达到吸附平衡。 6.3.3 测量并记录液氮饱和蒸蒸压Po.6.3.4 完成吸附测定后，抽空排除系统及样品管内的氮气，移去液氮杜瓦瓶，待样品管温度回升到室 温，用氮气或氦气回充样品管至常压。 6.4 若采用自动物理吸附仪，通过计算机键盘输入待测试样分析信息，上述6.2.4~6.3.4的分析过程在计算机控制下自动完成。 7 计算 7.1 根据 BET 二参数方程式(1)： 式中：Vm——单层吸附量，cm’STP/g； Va—一吸附量，cmSTP/g； P/Po——相对压力； P——饱和蒸气压，kPa； P——平衡压力，kPa； C—--与氮气净摩尔吸附热有关的常数。 P/P，以P/P对v-P/P、作BET直线图，直接由图解法或最小二乘法求出 BET 直线图的截距Ⅰ， 即1 -1v.c；斜率S，即.C. 要求在所选 BET 直线范围内，各试验点对直线的偏离不大于纵坐标值的0.6%。 7.2单层吸附量Vm(cmSTP/g)按式(2)计算： 7.3试样的表面积 SsET(m²/g)按式(3)计算(氮分子横截面积取0.162 nm²)： 8 精密度 按下述规定判断试验结果的可靠性(95%置信水平)。 重复性：同一实验室对同一试样测定的两个试验结果之差的绝对值不应大于下表规定的数值。 再现性：不同实验室对同一试样提供的两个试验结果之差的绝对值不应大于下表规定的数值。 表面积m²/g 重复性 m²/g (%) 再现性 m²/g (%) 10.7 1.1 (10.4) 2.5 (23.0) 160 8.9 (5.6) 9.8 (6.1) 289 7.0 (2.4) 11.9 (4.1) 9报告 9.1取重复测定两个结果的算术平均值作为测定结果，并取三位有效数字。 9.2报告应包括样品预处理和脱气温度。 ( 附加说明： ) ( 本标准由石油化工科学研究院技术归口。 ) ( 本标准由石油化工科学研究院负责起草。 ) ( 本标准主要起草人张和平、李国英。 ) ( 本标准非等效采用美国试验与材料协会标准 ASTM D3663-92《催化剂表面积标准试验方法》。 ) 标准资料网 PV费标准下载 催化剂比表面积催化剂性能的重要指标之一。多孔物比表面积的测量,无论在科研还是工业生产中都具有十分重要的意义。一般比表面积大、活性大的多孔物,吸附能力强。 多相催化反应发生在固体催化剂的表面，为了获得单位体积或重量比较大的反应活性，大多数催化剂被制成多孔的，以提高其表面积。然而催化剂内的多孔结构和孔径大小分布不但会引起扩散阻碍，影响催化剂的活性和选择性，而且还会影响催化剂的机械性质和寿命。 多孔固体表面积分析测试方法有多种，其中气体吸附法是最成熟和通用的方法。其基本原理是测算出某种气体吸附质分子在固体表面形成完整单分子吸附层的吸附量，乘以每个分子的覆盖面积即得到样品的总表面积。单位质量的吸附剂的总表面积（m2/g）称为比表面积（specific surface area），它是表面积的常用表示方式。对多相催化研究而言，为了尽可能真实地反映化学反应进行时有效的表面积，吸附质分子应该尽量小、接近球形而且对表面惰性。 现在，许多国际标准组织都已将气体吸附法列为比表面积测试标准，如美国ASTM 的D3663-03《Standard Test Method for Surface Area of Catalysts and Catalyst Carriers》,ASTM D5604-96 (2006)《Standard Test Methods for Precipitated Silica-Surface Area by Single Point B.E.T. Nitrogen Adsorption》。国际ISO 标准组织的ISO-9277:1995《Determination of the specific surface area of solids by gas adsorption using the BET method》。我国比表面积测试有许多标准，其中具有代表性的是国标有GB/T 19587-2004 《气体吸附BET 法测定固体物质比表面积》，GB/T 5816-1995《催化剂和吸附剂表面积测定法》。 目前根据GB/T 5816进行催化剂测试过程： 1.     催化剂一般耐热温度较高，可设置脱气加热稳定至300℃；脱气时间至少4小时，允许对样品过夜脱气。对于特殊的在300℃下可能会分解或烧结的材料，允许较低温度脱气。2.     取样量。保证总表面积尽量在20-100m2范围内。3.     催化剂比表面积范围较宽，从10到几千不等，根据需求调整加样量，保证测试精度的同时尽量减少测试时间。4.     比表面积计算选用BET计算公式。5.     GB/T 5816主要针对催化剂的比表面积进行规则，涉及催化剂的孔径及孔容结果，结合GB/T 19587进行计算。