精微高博

对于微纳米材料而言，其颗粒尺寸本来就很小，加上形状千差万别，比表面及孔尺寸不可能直接测量，必须借助于更小尺度的“量具”，氮吸附法就是借助于氮分子作为一个量具或标尺，来度量粉体的表面积以及表面的孔容积，这是一个很巧妙、很科学的方法。任何粉体表面都有吸附气体分子的能力，在液氮温度下，在含氮的气氛中，粉体表面会对氮气产生物理吸附，在回到室温时，吸附的氮气又会全部脱附出来。当粉体表面吸附满一层氮分子时，粉体的比表面积（Sg）可由下式求出：

Sg = VmNσ/22400W    

式中：     Vm： 样品表面氮气的单层饱和吸附量（ml）

          N： 阿佛加德罗常数（6.024 ×1023）

         σ： 每个氮分子所占的横截面积（0.162 nm2）

 W： 样品的重量（g）

在标准状态下，1mol气体中的分子数为6.023 ×1023个；1mol气体在标准状态下的体积为22.4L或22400ml ，把N和σ的具体数据代入上式，得到氮吸附法测定比表面积的基本公式如下：    

 Sg = 4.36Vm/W 。 

然而实际的吸附并非是单层吸附，而是所谓多层吸附，通过对气体吸附过程的热力学与动力学分析，发现了实际的吸附量V与单层饱和吸附量Vm之间的关系符合于著名的BET方程：

 P/V（Po-P）=1/CVm +（C-1）P/ CVmPo 

式中      V    单位重量样品表面氮气吸附量

Vm   单位重量样品表面氮气的单分子层饱和吸附量

Po   在液氮温度下氮气的饱和蒸气压

P    氮气分压

C    与材料吸附特性相关的常数

BET方程适用于氮气相对压力（P／Po）在0.05 ~ 0.35 的范围，在这个范围中用P/V(Po-P) 对 (P/Po)作图是一条直线，而且1 /（斜率+截距）= Vm ，因此，在０.05 ~ 0.35 的范围中选择3个以上不同的(P/Po)，测出每一个氮分压下的氮气吸附量V , 并用P/V(Po-P) 对 (P/Po)作图，由图中直线的斜率和截距求出Vm ，再求出BET比表面。在BET方程中，C是反映材料吸附特性的常数，C越大吸附能力越强。