تحليل الامتصاص BETالطريقة هي المعيار الذهبي لتحديد مساحة السطح المحددة للمساحيق والمواد المسامية. ومع ذلك، تعتمد دقة النتائج بشكل كبير على الالتزام الصارم ببروتوكولات التشغيل، وخاصة فيما يتعلق بإعداد العينات وإزالة الغاز. يحدد هذا الدليل إجراء التشغيل القياسي لضمان قياسات BET موثوقة وقابلة للتكرار.
1. ما قبل العملية: إعداد الأداة والمعايرة
قبل التعامل مع العينات، تأكد من أن المحلل جاهز للقياس الدقيق:
إمدادات الغاز:شغل أسطوانات النيتروجين (الامتصاص) والهيليوم (لمعايرة الحجم الميت، إن وجد ذلك). ضبط ضغط المنظم لضغط العمل الموصى به من قبل الشركة المصنعة (عادة 0.1-0.2 ميجا باس).
الطاقة:قم بتشغيل مضخة الفراغ والوحدة الرئيسية للمحلل وكمبيوتر التحكم. السماح للكاشف عن الموصلات الحرارية (TCD) أو محولات الضغط بالتدفئة والاستقرار (عادةً 30 دقيقة).
2. إعداد العينة
الوزن الدقيق والمعالجة المسبقة مهمة لتجنب الأخطاء المنهجية:
عينة كتلة:وزن كمية مناسبة من العينة الجافة في أنبوب عينة نظيف. تعتمد الكتلة على المساحة السطحية المقدرة:
مساحة سطح عالية (> 100 م2 / غرام): 50-200 ملغ.
مساحة سطح منخفضة (<10 م2 / غرام): 0.5-2 غرام.
قاعدة الإبهام: تهدف إلى مساحة سطح إجمالية من 15-20 م2 لكل أنبوب لضمان إشارة قوية.
حجم الجسيمات:تأكد من أن العينة مطحونة بدقة (الجسيمات < 1 مم) لتجنب القيود الداخلية لنقل الكتلة ، ولكن تجنب المساحيق الدقيقة المفرطة التي قد تفقد أثناء الفراغ.
قبل الوزن:سجل الوزن الدقيق للعينة (أنبوب + عينة - وزن تار) بدقة 0.1 ملغ على الأقل.
3. عينة إزالة الغاز (الخطوة الأكثر أهمية)
إزالة الغاز يزيل الماء المادي والمذيبات والملوثات الأخرى من أسطح المسام. إزالة الغاز غير الكاملة هي السبب الرئيسي لنتائج BET غير دقيقة (عادة منخفضة).
تركيب:تأمين أنبوب العينة (غالبا مع سدادة الصوف الزجاجي أو فريت لمنع فقدان العينة) في محطة إزالة الغاز أو فرن فراغ منفصل.
إعداد المعلمة:حدد درجة حرارة إزالة الغاز والوقت.
درجة الحرارة: يجب أن تكون أقل من مرحلة الانتقال أو نقطة التحلل للعينة (عادة <1/2 نقطة الذوبان). النطاقات الشائعة هي 105-150 درجة مئوية للمواد القياسية ، حتى 300 درجة مئوية للسيراميك القوي.
الوقت: عادة 2-6 ساعات (أو بين عشية وضحاها في درجات حرارة أقل) حتى يستقر ضغط الفراغ ، مما يشير إلى عدم تطور المزيد من المواد المتطايرة.
التنفيذ:تطبيق الفراغ والحرارة. بمجرد الانتهاء، السماح للعينة لتبريد إلى درجة حرارة الغرفة تحت الفراغ قبل التهوية ببطء (عادة مع النيتروجين الجاف أو الهيليوم) لمنع إعادة الامتصاص الفوري للرطوبة المحيطة.
بعد الوزن (اختياري ولكن موصى به):وزن الأنبوب مرة أخرى بعد إزالة الغاز لحساب أي خسارة كتلة (على سبيل المثال ، فقدان المواد المتطايرة) ، على الرغم من أن العديد من المشغلين يستخدمون كتلة ما قبل إزالة الغاز إذا كانت الخسارة مهملة.
4. إعداد التحليل
نقل:نقل أنبوب العينة المزيل من الغاز بعناية إلى منفذ التحليل لأدوات BET. إذا كنت تستخدم عصا ملء (لتقليل الحجم الميت) ، ادخله الآن. تأكد من أن الختم ضيق لمنع التسربات.
النيتروجين السائل:ملء قاروفة ديوار بالنيتروجين السائل (LN) ₂). تأكد من أن المستوى كاف لغمر لمبة العينة بالكامل ويبقى مستقرا طوال المدة.
تكوين البرمجيات:إدخال كتلة العينة الدقيقة، حدد الامتصاص (N ₂), وتحديد معايير التحليل:
نطاق الضغط النسبي (P / P0):لحساب BET ، تأكد من أن النقاط تغطي نطاق 0.05-0.35 (عادةً ما تكون 5-7 نقاط).
وضع التوازن:اختر بين تدفق مستمر أو فترات زمنية ثابتة بناء على حركة امتصاص العينة (قد تتطلب المواد المسامية أوقات توازن أطول).
5. تشغيل الاختبار واكتساب البيانات
ابدأ التحليل عن طريق البرنامج. وسوف يكون الأداة عادة:
قم بقياس حجم الميت (غالبا باستخدام He).
خفض LN ₂ تجفيف لتغمر العينة (التبريد إلى 77 ك).
إدخال جرعات من غاز الامتصاص عند زيادة قيم P / P0 ، وقياس الضغط المتوازن لحساب الكمية الممتصة.
اختياريا أداء فرع إزالة الامتصاص عن طريق تقليل P / P0.
رصد النقاط الأولية لضمان استقرار النظام وعدم وجود تسرب.
6. معالجة البيانات والتحقق من صحتها
بمجرد إنشاء Isotherm:
P/P0
R2
الحساب:يحسب البرنامج حجم الامتصاص أحادي الطبقة (Vm) من المنحدر والاعتراض ، ثم مساحة السطح المحددة (SBET) باستخدام الصيغة:
SBET = Vmolar･mVm･NA･σ
حيث NAis رقم أفوغادرو، σis مساحة المقطع العرضي لـ N ₂ (0.162 nm²) ، Vmolaris الحجم المولي ، وفوت كتلة العينة.
7. إجراء الإغلاق
إزالة أنبوب العينة و Dewar. دع أنبوب العينة يدفئ إلى درجة حرارة الغرفة قبل فتحه لتجنب التكثيف.
نظف أنبوب العينة بدقة (غسل بالمذيب ، أو جاف ، أو خبز) للاستخدام التالي.
أغلق صمامات أسطوانة الغاز، وإغلاق البرنامج، وإغلاق الجهاز، وأخيرا مضخة الفراغ.
سجل الاستخدام في سجل السجلات.
