2022-03-01
在一些低比表面低介電常數材料中,如無孔金屬材料,玻璃基板和薄膜,我們采用Kr @77.4K吸附曲線來計算BET比表面積,而不是N2@77.4K下的吸附曲線,這是為什么呢?本文同時也解釋了表面積適用范圍:
吸附量 =(引入吸附質的量)–(未被吸附的吸附質的量)
一般來說,在特定相對壓力點(平衡壓力: P/飽和蒸氣壓: P0)的吸附量是通過上述簡化公式計算得到。用來計算比表面積的相對壓力終點通常為0.3,對于N2來說大約是30400 Pa(P0 = 101325 Pa),對于Kr來說大約是100Pa(P0=331Pa)(見表一)。假設待測樣品在相對壓力0.3時吸附了50 Pa的吸附質,N2需要引入壓力30450來達到平衡壓力30400(變化率為0.2%),而對Kr來說是從150Pa到100Pa(變化率為33.3%)。因此,對于低比表面材料,吸附前后的壓力變化是非常小的,為了提高測量的靈敏度,需要提高壓力變化率。 因此,使用低飽和蒸氣壓的Kr是十分必要的??墒?,使用Kr來測試小比表面積還需要使用高精度的壓力傳感器(1 torr)和高真空度的泵,并且必須使用具有低泄漏率和脫氣的測試儀器(如BELSORP MAX 和MAX II)。
表1:吸附劑,吸附溫度(飽和蒸汽壓),吸附橫街面積和應用范圍
圖1 顯示了使用BELSORP MAX儀器測量不同樣品的測試誤差。其中橫坐標分別為空白樣品管,α-氧化鋁 (BAM-PM101, BCR169)和炭黑(#3845)的總表面積,縱坐標為重現性。若希望重現性低于5%,采用N2吸附的樣品總表面積最低為2m2/g, 采用Kr吸附的樣品總表面積最低達到0.008-0.1 m2,結論基本符合表1的總結。
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