比表面積測(cè)試儀低溫吸附法吸附質(zhì)氣體的選擇

氣體吸附法測(cè)定比表面積原理，是依據(jù)氣體在固體表面的吸附特性，在一定的壓力下，被測(cè)樣品顆粒（吸附劑）表面在超低溫下對(duì)氣體分子（吸附質(zhì)）具有可逆物理吸附作用，并對(duì)應(yīng)一定壓力存在確定的平衡吸附量。通過(guò)測(cè)定出該平衡吸附量，利用理論模型來(lái)等效求出被測(cè)樣品的比表面積、孔容積及孔徑分布。

高純氮?dú)庖约耙旱ɡ鋮s劑）因其易獲得性和良好的可逆吸附特性，成為常用的吸附質(zhì)，廣泛用于比表面積的測(cè)定。對(duì)于孔道較小，擴(kuò)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(jī)材料等，氮?dú)庾鑫綒怏w存在局限性，可以選擇氬氣，二氧化碳?xì)猓礆獾茸鑫綒怏w。

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(fā)生穩(wěn)定吸附，在分子篩樣品微孔測(cè)試方面廣泛應(yīng)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(qiáng)了吸附質(zhì)分子與不均勻的分子篩孔壁之間的作用力，容易發(fā)生特性吸附，給識(shí)別不同孔徑分子篩帶來(lái)難度；相對(duì)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(duì)于一個(gè)確定的孔寬，氮?dú)獗葰鍤庑枰偷腜/P0。故選用氬氣做吸附氣體，微孔吸附能在較高的P/P0點(diǎn)進(jìn)行，有利于提高測(cè)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(shí)間，提高測(cè)試效率。

氬氣做吸附氣體測(cè)試其局限性在于孔徑大于12nm后毛細(xì)凝聚就會(huì)消失，所以，一般只能用于微孔測(cè)試。

對(duì)于微孔較多的活性炭樣品，可以選擇用二氧化碳做吸附質(zhì)，在冰點(diǎn)吸附，主要用于活性炭飽和吸附能力的測(cè)試。二氧化碳的冰點(diǎn)（273K）吸附相對(duì)氬氣、氮?dú)獾奈綔囟龋?7K或者87K）提高了很多，大大提高了氣體擴(kuò)散速度。故對(duì)活性炭樣品，選擇二氧化碳在冰點(diǎn)吸附，具有效率高，易擴(kuò)散，容易得到飽和吸附量的特點(diǎn)，更適合于活性炭飽和吸附能力的測(cè)試。但是，二氧化碳冰點(diǎn)的飽和蒸汽壓（3485.3KPa）太高，只能在微孔范圍內(nèi)吸附，不能達(dá)到更高P/P0壓力點(diǎn)，除非選用高壓吸附儀。

對(duì)于比表面積較小的金屬粉末，有機(jī)材料以及一些天然的礦石可以選用氪氣做吸附氣體。