空氣吸附法測比表面

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1、空氣吸附法測比表面【實驗?zāi)康摹空莆沼每諝馕椒y定催化劑的比表面的方法【實驗原理】比表面是表征催化劑性能的重要參數(shù)。比表面是單位質(zhì)量催化劑所具有的表面積。比表面積的測定有很多方法，如氣體吸附法，X射線小角度衍射法等。不同的樣品采用不同的方法。用吸附法時，如果是非孔性樣品，則從所得到的Ⅱ型等溫線計算比表面；如果是孔性樣品，若固體具有孔徑大小在中等范圍的細孔，將從得到的Ⅳ型等溫線計算比表面。這些方法依據(jù)的都是物理吸附，所以得到的是總表面積。一般來講，催化劑表面積越大，所含的活性中心越多，因而催化劑活性越高。實際上只是總表面積的一部分才有活性，這部分叫活性表

2、面。選擇性化學(xué)吸附可以測定活性表面的面積。如負載型金屬催化劑，其暴露的金屬表面是催化活性的。以CO、H2為吸附質(zhì)進行選擇性化學(xué)吸附，即可測定活性金屬表面積。本實驗用空氣吸附法測定催化劑的總表面積。在液氮溫度下，空氣在催化劑表面吸附，其吸附量隨催化劑比表面積的增加而增加，在一定的吸附空間下，催化劑吸附空氣后所產(chǎn)生的壓差△p和比表面積Sg有如下關(guān)系：（12－1）式中：催化劑質(zhì)量：和設(shè)備有關(guān)的比例常數(shù)圖12－1實驗裝置圖1.汞壓力計；2.樣品管；3.活性炭貯瓶；4.三通活塞如用液氮冷卻裝有催化劑的樣品管時，由于玻璃表面也產(chǎn)生吸附，故吸附前后系統(tǒng)壓力的變化為催

3、化劑和玻璃表面吸附的總結(jié)果，以玻璃表面產(chǎn)生的壓差記為，則催化劑表面吸附所造成的壓差有如下關(guān)系：（12－2）而和，在很寬的壓力范圍內(nèi)隨吸附平衡壓力的增加而直線增加。即（12－3）（12－4）式中p：有樣品時所測吸附平衡壓力；：空瓶吸附平衡壓力；、、、：和儀器及實驗條件有關(guān)的常數(shù)。由公式（12－3）、（12－4）得（12－5）因、與吸附表面積有關(guān)，故令（12－6）（12－7）此時所得、即為與表面無關(guān)的常數(shù)了。（12－8）（12－9）即欲求、需分別將樣品瓶和裝有一定量已知比表面標(biāo)準(zhǔn)樣品在不同的吸附壓力和下讀取所對應(yīng)和，以對做圖得、、以對做圖得、，代入、得到具

4、體數(shù)值。將一定量待測樣品在吸附壓力下得到吸附時的壓力變化，計算得【實驗用品】汞壓力計，樣品管，活性炭貯瓶，三通活塞，催化劑已知樣品，待測樣品?！緦嶒灢襟E】1．測定樣品瓶??、?將樣品瓶套入裝置（見圖12－1），檢查各活塞有無漏氣。然后將體系與活性炭貯瓶3相通，用液氮冷卻活性炭貯瓶3。此時在液氮溫度下，樣品瓶及體系中的空氣被活性炭所吸附，內(nèi)部壓力開始下降。當(dāng)吸附達到一定的真空度時，關(guān)閉活塞4，保持一定的真空度并將活性炭貯瓶通向大氣，將液氮貯瓶取下。如U型管壓力計的液面穩(wěn)定，則體系不漏氣。讀取汞柱差，此值即為系統(tǒng)前平衡壓力。然后用液氮冷卻樣品管。由于玻璃吸

5、附使系統(tǒng)壓力下降，平衡后所顯示汞柱差記為?。液氮溫度吸附前后產(chǎn)生的壓差：，即得到對應(yīng)平衡壓力下的一組數(shù)據(jù)。移走液氮待壓力回到時，轉(zhuǎn)動活塞4使部分空氣進入系統(tǒng)以改變系統(tǒng)平衡壓力。重復(fù)以上操作。如此有幾組數(shù)據(jù)，用對做圖即得、。2．測定已知比表面催化劑和樣品瓶的、準(zhǔn)確稱取已知比表面積的催化劑約0.1g置于樣品管內(nèi)，重復(fù)步驟1的實驗，測得幾組數(shù)據(jù)，用對做圖即得、。由步驟1和2所得數(shù)據(jù)用公式（12－6）、（12－7）計算、值。3．未知樣測定稱取未知樣約0.1g置于樣品瓶內(nèi)，先用液氮使體系達到一定的真空度后移走液氮，調(diào)節(jié)系統(tǒng)一定壓力，讀取壓力然后用液氮冷卻樣品瓶，

6、平衡后讀吸附后壓力，其差值即為未知樣的，代入公式（12－9）中即可求取比表面，其單位與標(biāo)準(zhǔn)樣相同?！緮?shù)據(jù)處理】1．測量空樣品瓶（無樣品）求取、表12－1空樣品瓶的與的關(guān)系序號12345吸附前壓吸附后壓-576.6-584.3-7.7-550.4-559.4-8.9-520.4-530.9-10.5-487.9-500.1-12.2-467.5-480.8-13.3測量空樣品瓶時記錄的數(shù)據(jù)列入表12－1中。、均為U形壓差計汞面差，準(zhǔn)確到0.5×133.2Pa（即0.5mmHg），。以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)做圖，得一直線，其截為、斜率為取后四組數(shù)據(jù)作圖，由圖可

7、知：a’=-40.152，b’=-0.05592．測量標(biāo)準(zhǔn)樣品（樣品瓶+標(biāo)準(zhǔn)樣）求取、表12－2標(biāo)準(zhǔn)樣品與樣品瓶的與的關(guān)系序號12345吸附前-568.5-540.2-504.8-470.9-422.9吸附后壓-643.8-621.4-592.9-565.5-527.1-75.2-81.2-88.1-94.6-104.2標(biāo)準(zhǔn)樣=479㎡/g，標(biāo)準(zhǔn)樣重=0.1010g，。測量標(biāo)準(zhǔn)樣品與樣品瓶的數(shù)據(jù)列入表12－2中。以為縱坐標(biāo)，為橫坐標(biāo)做圖，直線截距為、斜率為。依據(jù)公式（12－6）、（12－7）計算儀器常數(shù)、取后四組數(shù)據(jù)作圖，由圖可知：取后四組數(shù)據(jù)作圖，由

8、圖可知：a=-232.48,b=-232.48-0.2435A=(a-a’)/(m*Sg)=(