표면적 (BET) 및 기공 크기 결정 (BJH)

가스 흡착은 고체, 다공성 물질의 비 표면적 및 기공 크기 분포를 결정하는 강력한 분석 기술입니다.

표면적과 기공 크기는 가스 또는 액체와 상호 작용하는 표면을 포함하는 많은 산업 및 공정에서 관심을 가지고 있습니다. 예로는 센서, 촉매, 연료 전지, 배터리 및 화학 제조가 있습니다. 가스 흡착 속도 또는 부피와 가스를 흡착하는 재료의 용량은 기능적 유용성에 큰 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 요인을 조사하는 것은 R & D, 제품 개발 또는 나중에 문제 해결 및 실패 분석 중에 매우 중요 할 수 있습니다. 예를 들어, 기공 크기는 반응 속도 또는 촉매 공정의 효율성에 영향을 미칠 수 있습니다. 마찬가지로, 물질의 표면적은 배터리의 수명이나 저장 용량에 영향을 미칠 수 있으며 해당 표면에서도 발생하는 모든 표면 화학 효과에 영향을 미칠 수 있습니다.

표면적 또는 기공 크기 측정을 수행하기 전에 오염 물질 (일반적으로 물과 이산화탄소)을 고체 표면에서 제거해야합니다. 고체는 초기에 흡착 된 오염 물질을 제거하기 위해 열과 진공을가함으로써 전처리된다.

표면적을 결정하기 위해 고체는 진공 상태에서 극저온 (액체 질소 사용)으로 냉각됩니다. 질소 가스는 제어 된 증분으로 고체에 주입됩니다. 흡착성 가스의 각 투여 후 압력이 평형을 이루도록 허용되고 흡착 된 가스의 양이 결정됩니다. 흡착 된 가스의 양은 압력의 함수로 표시됩니다. 이 플롯에서 고체의 외부 표면 위에 단층을 형성하는 데 필요한 가스의 양이 결정됩니다. 표면적은 BET (Brunauer, Emmett 및 Teller) 방정식을 사용하여 단층을 형성하는 데 필요한 가스의 양으로 계산할 수 있습니다.

세공 용적 및 세공 크기 분포를 결정하기 위해, 모든 세공이 액체로 채워질 때까지 가스 압력을 점진적으로 증가시킨다. 다음으로, 가스 압력을 점진적으로 감소시켜 시스템으로부터 응축 된 가스를 증발시킨다. 흡착 및 탈착 등온선의 평가는 세공 용적 및 세공 크기 분포에 대한 정보를 나타낸다. BJH (Barrett, Joyner 및 Halenda) 계산은 기공 부피 및 기공 크기 분포를 결정하는 데 사용됩니다.

BET 및 BJH의 이상적인 사용

  • 고체 물질의 BET 표면적 분석
  • 고체 물질의 BJH 세공 용적 및 세공 크기 분포 분석

장점

  • 표면적 및 기공 크기 데이터의 동시 수집
  • 비파괴 방식

제한 사항

  • 폐쇄 된 공극은 재료 표면을 통해 접근 할 수 없습니다. 따라서 가스 흡착은 평가에 사용할 수 없습니다.

기술 사양

  • 총 표면적: 최소 0.5m2
  • 특정 표면적: 0.1 m2/ g 이상
  • 숨구멍 양: 4 X 10-6 cm3/ g 이상
  • 기공 크기: 2 – 50 nm (중간 공극)
  • 상대 압력 범위: 0 – 0.98 P / P0
  • 샘플 용량: 2 cm3 (표준 튜브) / 6 cm3 (대형 튜브)

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