Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания

2.7. Метод низкотемпературной адсорбции азота для определения характеристик пор нанопорошков

Существуют несколько теорий, описывающих закономерности физической адсорбции. В случае высокоэнергетических порошкообразных материалов, которыми в частности являются нанодисперсные оксиды, адсорбция имеет полимолекулярный характер. Ее закономерности хорошо описываются в рамках теории, предложенной Брунауэром, Эмметом и Теллером (теория БЭТ по первым буквам фамилий авторов). Согласно этой теории адсорбированная фаза представляет собой совокупность адсорбционных комплексов, которые могут состоять из одной или нескольких молекул адсорбата, связанных с одним адсорбционным центром на поверхности адсорбента [2].

Соответственно уравнение, описывающее закономерности полимолекулярной адсорбции (уравнение БЭТ), для случая адсорбции из газовой фазой имеет вид:

gorev23.wmf (2.15)

где А –

величина адсорбции, при давлении газа р;

A∞ –

емкость адсорбционного монослоя, приходящаяся на единицу площади поверхности или на единицу массы адсорбента;

ps –

давление насыщенного пара;

С –

константа уравнения.

В настоящее уравнение БЭТ признано, как одно из самых надежных уравнений, используемых для определения удельной поверхности образцов по адсорбционным данным. Уравнение (2.16) можно представить в линейном виде:

gorev24.wmf (2.16)

Таким образом, определив соответствующие значения A∞ и С, зная A∞, можно рассчитать величину удельной поверхности анализируемого образца sуд:

gorev26.wmf (2.17)

где NA –

число Авогадро;

s0 –

площадь, занимаемая одной молекулой адсорбата в насыщенном мономолекулярном слое.

В случае сферических частиц величину среднего поверхностного диаметра d рассчитывают по формуле:

gorev27.wmf (2.18)

где ρ – плотность частиц адсорбента.

Метод БЭТ является стандартным при определении удельной поверхности адсорбентов. В качестве адсорбата используют инертные газы, в частности, азот при 77 К, поэтому этот метод называют методом низкотемпературной адсорбции азота. Уравнение БЭТ обычно применимо в интервале p/p0 от 0,05 до 0,3: при низких давлениях (p/p0 < 0,05) величины адсорбции получаются заниженными, а при высоких давлениях (p/p0 > 0,3) – завышенными [73].