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比表面积是单位质量物质的总表面积(㎡/g),是超细粉体材料特别是纳米材料最重要的物性之一。测定比表面的方法很多,其中氮吸附法是最常用、最可靠的方法,已列入国际标准和我国国家标准。
氮吸附法假定粉体的表面吸附了一层氮分子,已经知道每个氮分子所占的横截面积为0.162nm2,则粉体的比表面积(Sg)可由下式求出:Sg = 4.36Vm / W ,式中Vm为重量为W的粉体材料表面氮的单层吸附量。因此,氮吸附仪的主要功能是能测出氮的吸附量。按照方法不同,氮吸附仪分为静态容量法、静态重量法和动态法(又称连续流动色谱法)三种。
本仪器属于动态法中的直接对比法,他以氮气为吸附质,氦气为载气,两种气体按指定比例混合达到一定的氮气分压,让这种气体流经装有粉末样品的样品管,当样品管置于液氮温度时,氮气在样品表面产生物理吸附,而氦气不被吸附,这时气流中氮气的浓度减少,在浓度传感器(热导检测器)上产生电信号,形成
一个所谓的氮气吸附峰,当样品管回到室温时,样品表面被吸附的氮气会全部脱附出来,形成一个脱附峰。吸(脱)附峰面积的大小正比于样品表面的氮吸附量,也就是正比于样品的比表面积。直接对比法是选择已知比表面积(Sg 0)的标准样品,与被测样品并联到相同的气路中,只要先后测出标样和被测样的脱附峰面积(Ao、Ax),被测样品的比表面可由下式求得:Sg=Sg 0×AxWo/AoWx 。其中Wo和Wx分别为标样与被测样的重量,直接对比法操作简单,测试速度快,适合于与标准样品吸附能力相近材料的比表面的快速测定,特别适用于生产的在线检测。