中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

金屬粉末比表面積的測定氮吸附法

GB/T13390一92

Metallicpowder-Determinationofthespecific

surfacearea-Methodofnitrogenadsorption

主題內(nèi)容與適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定r金屬粉末比表面積的測定方法

本標(biāo)準(zhǔn)適用于金屬粉末比表面積的測定。測定范圍為。1^-1000m,/g。非金屬粉末及微孔材料的

比表面積測定亦可參照使用

本標(biāo)準(zhǔn)所測表面積為粉末的總表面積，包括氮分子可進(jìn)入粉末體的任何開孔表面積;它不同于用空

氣透過法測定的表面積，后者系指包絡(luò)表面積。

弓1用標(biāo)準(zhǔn)

GB5314粉末冶金用粉末的取樣方法

術(shù)語、符號

3門術(shù)語

3.1.1吸附質(zhì)adsorbate

被吸附的氣體

3.1.2吸附劑。dsorbent

發(fā)生吸附的粉末

3.1.3平衡吸附壓力equilibriumadsorptionpressure

當(dāng)吸附達(dá)到平衡時吸附質(zhì)氣體的壓力

3.1.4飽和蒸氣壓力saturationvapourpressure

在吸附溫度下，吸附質(zhì)完全液化時的蒸氣壓力。

3.1.5相對壓力ralativepressure

平衡吸附壓力與飽和蒸氣壓力的比值。

3.1.6吸附體積adsorbedvolume

在平衡吸附壓力卜，吸附劑吸附的氣體體積。

3，2符號

本標(biāo)準(zhǔn)中所用符號見表飛。

國家技術(shù)監(jiān)督局1992一02一19批準(zhǔn)1992一10一01實(shí)施

GB/T13390一92

符號

d

八.衛(wèi)

A

汽，

召

C’

刀_

74'

R

m川禪出

CC匕

何川瀏

斑刀

氏h氏巧氏

尸/尸

尸幾踐幾八

rnI,/min

mL/mm

mL/min

中

tT】-

mz/em

佑抵佑N

m`/g

從從汽

咖帥附附帥耐而

表1

1兌明

BET圖斜率

脫附峰面積

U形管壓力計(jì)臺臂內(nèi)孔A積

標(biāo)準(zhǔn)峰而積

BET圖截距

與吸附熱和冷凝熱有關(guān)的常數(shù)

充氣時U形管壓力計(jì)右臂高度

平衡時U形管壓力計(jì)右臂高度

儀器常數(shù)

試樣質(zhì)量

阿佛加德羅常數(shù),6.022XI滬

平衡吸附壓力

大氣壓力

充人Vp路中氮?dú)獾膲毫?/p>

氧:Al氣壓力溫度計(jì)的壓力差

吸附溫度e，時氮的飽和蒸氣壓

相對壓力

氮?dú)饬髦?/p>

氮?dú)饬髁?/p>

I昆合氣體n,流量

總表面積

體積比表面積

質(zhì)覺比表面積

室溫

液氮的溫度

吸附體積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))

圖2中B部分的空白體積

crn帥溯呵

吸附平衡后Ve中剩余氮?dú)怏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))

充入V。巾氮?dú)怏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))

單分子層吸附體積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))

圖2中A部分管路休積

吸附平衡后V，中剩余氮?dú)怏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))

體積管中充入氮?dú)獾捏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))

標(biāo)準(zhǔn)泡體積

標(biāo)準(zhǔn)體積管的體積

1-1氮?dú)獾捏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)),22414

試樣材料的有效密度

氮分子橫斷面積,16.2X10-"

g/cm

v佑汽認(rèn)呱獷認(rèn)認(rèn)找vv戶

GB/T13390一92

4原理

當(dāng)試樣放在氮?dú)怏w系中時，在低溫下.物質(zhì)表而將發(fā)生物理吸附當(dāng)吸附達(dá)到平衡時，

壓力fu物質(zhì)表而吸附的氮?dú)怏w積，根據(jù)BET方程式((1).計(jì)算試樣單分子層吸附體積認(rèn)〕，

的比表面積。

測量平衡吸附

從而求出試樣

尸/尸

V(1一P/P)mC

············?！ぁぁぁぁぁぁぁぁぁぁ??(7

一V

+

尸一PO

令P/P。為二，虧歹下;P/P%vi,nin}為，，C-1.r為、，1為。，便得到一條斜率為，，截距為。的直線方程

丫氣1二/孟0產(chǎn)"IllIm七

Y0A二千B作圖如圖1所示。

u二Ax+B

A=Ayex

(.烏立1忿奮

.屯卜﹄

B仁二

圖1BET圖

圖1在相對壓力P/P。在。.05^0.35范圍內(nèi)通常是線性的，而兩個端點(diǎn)有時會偏離直線，計(jì)算時

偏離的點(diǎn)應(yīng)舍掉。

通過一系列相對壓力P/P。和吸附體積V的測量，由BET圖或最小二乘法求出斜率A和截距B

值，由方程(2)計(jì)算出單分子層吸附體積Vm，再由方程(4)或(5)計(jì)算出粉末的質(zhì)量比表面積S*或體積

比表面積S。

V二二

··..·.一，二。........................·····，·?(2)

......(3

S二

·?(4)

一Sw.P

凡s

般情況「,C值比較大，即截距B很小，則方程(1)可簡化為方程(6)

V，二V(1一P/P)······??

(5)

(6)

c;B/T13390一92

實(shí)驗(yàn)時只測量一點(diǎn)即可計(jì)算出v,和s~

5儀器

5.1主要儀器

本標(biāo)準(zhǔn)采用簡化BET裝跪或連續(xù)流動色潛儀根據(jù)BET原理制作的，能得到正確比表面積的其他

類型的儀器也可以采用

51門簡化BET裝置

簡化BET裝置L要由玻璃件構(gòu)成(如圖2所示)。h要用于單點(diǎn)法測址比表面積

旅

圖2簡化BET裝置

1一1l形管壓力計(jì);2標(biāo)準(zhǔn)泡;3,4,6,7,16一二通活塞;5--貯氣泡;9,9,12-二通活寒;

]。冷阱;11,14一杜瓦瓶;13--氧蒸氣壓力溫度計(jì);15試樣泡

儀器的標(biāo)定如下:

:.在儀器安裝前，用汞稱重法測定標(biāo)準(zhǔn)泡2(包括活塞3的孔)的體積Vb

b.通過對標(biāo)準(zhǔn)泡2抽空、充氣和向V中釋放一定壓力的氣體(氮?dú)饣蚝?，根據(jù)玻意耳馬略特

定律測量V。的值。以類似的方法測量yob的值.

。在儀器安裝前，用汞稱重法標(biāo)定13形管壓力計(jì)1的右臂管內(nèi)孔面積A,

5門.2連續(xù)流動色譜儀

本儀器主要由氣路系統(tǒng)(見圖3)和熱導(dǎo)池鑒定器組成。

GBiT13390一92

\14

-妙\`113\`}z

圖3連續(xù)流動色譜儀氣路流程圖

卜氦氣瓶;z-氮?dú)馄?-穩(wěn)壓閥}4-穩(wěn)流閥;5一轉(zhuǎn)子流量計(jì);G一混氣缸;7;一冷阱;8恒溫管;

9-熱導(dǎo)池;1。一六通閥;11-標(biāo)準(zhǔn)體積管;12一試樣管;13杜瓦瓶;14-皂泡流量計(jì)

5.2輔助設(shè)備

5.2"，天平

感量為。.lmg,

5.2.2杜瓦瓶

各種尺寸的杜瓦瓶和液氮存儲設(shè)備。

5.2.3試樣管

簡化BET裝置所用試樣管如圖4所示，內(nèi)裝一芯子，以減少試樣管的死空間和防正抽空時粉末濺

出

圖4簡化BET裝置用試樣管

連續(xù)流動色譜儀所用試樣管如圖5所示。

GB/T13390一92

圖5連續(xù)流動色譜儀用試樣管

5.2.4氧蒸氣壓力溫度計(jì)

用以測量液氮的飽和蒸氣壓和溫度

、氧蒸氣壓力溫度計(jì)如圖6所示，其壓力與飽和蒸氣壓和溫度之間的關(guān)系參見附錄A

圖6氧蒸氣壓力溫度計(jì)

6取樣

6.1取樣按GB5314的規(guī)定進(jìn)行。

6.2采用簡化BET裝置，則稱取試樣量應(yīng)使其總表面積在5^-50m'范圍內(nèi)。采用連續(xù)流動色譜儀，則

稱取試樣量應(yīng)使其總表面積在。.5-200m，范圍

了試驗(yàn)步驟

了t飛月兌氣

在吸附測量之前.必須對試樣進(jìn)行脫氣處理

采用簡化BET裝置測量時，試樣應(yīng)在真空下加熱脫氣。真空度為1.33-1.33X10-'Pa，加熱溫度

為100~300C，保持時間為。.5-3h

采用連續(xù)流動色譜儀測量時，應(yīng)在流動的惰性氣氛下加熱沖洗試樣。加熱溫度為100-300C.保持

時I70.5-3ho

7.2測暈

7.2.1簡化BET裝置測量

開始操作儀器以前，應(yīng)使所有活塞都處于關(guān)閉位置。啟動真空泵，依次打開活塞12,7,4,16打開活

塞16時，應(yīng)特別小心，避免將粉末試樣抽入系統(tǒng)中。當(dāng)真空度達(dá)到要求時，依次關(guān)閉活塞16,7,12.停

能打開活塞6，充入氮?dú)猓?dāng)壓力達(dá)到要求時.關(guān)閉活塞6和4，讀取壓力計(jì)1右臂示值11,和V,管路中

cB/T13390一92

氮?dú)獾膲毫.并記錄室溫。然后掃一開活塞16，把裝有液氮的杜瓦瓶14套上，進(jìn)行吸附測量。當(dāng)吸附達(dá)

到平衡時，再次讀取壓力計(jì)1右臂示值H‘和平衡吸附壓力P,并讀取蒸氣壓力溫度計(jì)13的壓力值

幾最后移開杜瓦瓶H，測量完畢。

7.2.2連續(xù)流動色譜儀測量

氮?dú)鉃槲劫|(zhì)，氦氣為載氣(也可用氫氣)，兩種氣體以一定比例混合后，在接近大氣壓力下流過試

樣.用熱導(dǎo)池監(jiān)視混合氣體的熱傳導(dǎo)率

調(diào)節(jié)氦氣流量約為40-L/min,用皂泡流量計(jì)14測量氦氣流量R。調(diào)節(jié)氮?dú)饬髁?，待兩路氣體混

合均勻后，再用皂泡流量計(jì)14測量混合氣體的總流量RTo然后接通電源，調(diào)節(jié)電橋的零點(diǎn)待儀器穩(wěn)定

后，把裝有液氮的杜瓦瓶套在試樣管12上，當(dāng)吸附達(dá)到平衡時，熱導(dǎo)池9測出一個吸附峰。移開液氮浴

熱導(dǎo)池9又測出一個與吸附峰極性相反的脫附峰。通常，氦氣流量調(diào)節(jié)好后，不再重新調(diào)節(jié)，通過變化氮

氣流量RN,來改變相對壓力。在相對壓力P/P。為。.05-0.35范圍內(nèi)，至少要測量3-5點(diǎn)

脫附完畢后，將六通閥10轉(zhuǎn)至標(biāo)定位置，向混合氣中注人已知體積的純氮?dú)猓缘玫揭粋€標(biāo)準(zhǔn)峰‘

帶有儀器常數(shù)的儀器，不需要測量標(biāo)準(zhǔn)峰

8結(jié)果的計(jì)算

8.飛采用簡化BET裝置時的結(jié)果計(jì)算

81-1充入的氮?dú)怏w積

充入的氮?dú)怏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))v。由式(7)求出。

VQ=PAV,+A.H)

273.15

1.01325又10'(273.15+t)

···??’··.·····??(7)

8.1.2剩余的氮?dú)怏w積

當(dāng)吸附達(dá)到平衡后，剩余的氮?dú)怏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))v，和v*分別由式(8)和式(9)求出。

一

V,=P(V,+V,H,1)

273.15

Vbr一P(Vb一號，

1.01325X10`(273.15+L)

273.15

1.01325X10'(273.15+t)

..?。.......·..·.??(9)

8.1,3吸附的氮?dú)怏w積

吸附的氮?dú)怏w積(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))由式(10)求出。

v“v。一vu一V.·······。····························........(10)

8.1.4比表面積

試樣的單分子層吸附體積V}、由式((6)求出，其比表面積.S、和S由式(Q)或式(5)求出

8.2采用連續(xù)流動色譜儀時的結(jié)果計(jì)算

8.2.1相對壓力

相對壓力由式(11)求出。

K,P

Pll，一不止X--.，二‘.?’··?.....................(11〕

tc,廠6

GB/'r13390一92

8-2.2吸附的氮?dú)怏w積

試樣吸附的氮?dú)怏w積由式((12)和式(13)求出。

V、一V

273.15p

1.01325X10"(273.15+t)

__八

V一丫、-丁-

A

如果使用儀器常數(shù)，試樣吸附的氮?dú)怏w積由式(14)求出。

V二K·.4A·R。·，·····‘·········??

(12少

(13)

(14)

8.2.3比表面積

試樣的單分子層吸附體積V。由式(”或式((2)求出，其比表面積S，或S、由式(4)或式(5)求出

8.3結(jié)果精度

通常，比表面積的測量誤差約為2%,最大不超過500

9試驗(yàn)報(bào)告

試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)包括以F內(nèi)容:

a，本標(biāo)準(zhǔn)編號;

b.鑒別試樣的必要說明;

c.所用儀器類型;

d.脫氣條件;

e.液氮的飽和蒸氣壓;

f.BET圖的線性范圍。如果采用單點(diǎn)法，應(yīng)注明相對壓力;

9.所得結(jié)果;

h.本標(biāo)準(zhǔn)未作規(guī)定的操作;

i.可能影響結(jié)果的任何情況

ca/r13390一92

附錄A

液氮飽和蒸氣壓

(參考件)

表Al氮的飽和蒸氣壓P、溫度c，和壓差Po的關(guān)系

cs/T13390一92

續(xù)表A1

尸t兒

一

子

kPa

rntnHg

kPa

mniHg

(、{kPa

-mlIg

kPa

-Hg

(

27.73208127.16)56.0193.77

一30.80

231138.6610,10.0

193。「

2786209127.86

959.‘)193.74{30.93232139.061013.0193.0塵

2800210128.26962-0193-71

131。6

233139.461046.019之.98

28.13211128.729655193.67

一

31.20234139.991050.0192.95

2826212129.26969.5193.64

}

235140.391053.0192.92

28.40213129.72973.0193.61

一。，.、。

236140.791056()19288

2853214130.19976.5193.57

1。，.60

237141.161061.0192.85

28.66215130.66980.0193.54

II31.73

238141.72]063.0192.83

28.80216131.19984.0193.50

一。、.86

239142.121066.0192.80

28.93217131.99990.0

一

193.48

一。:.。。

240142.651070.0192.76

29，06218132.66995.0193.45

}32.13

241143.191074-0192.73

29.20219133.06998.0193.41

II32.26

242143.721078.0192.70

29.33220133.591002.0

193.3。一一

243144.391083.0

192.66

29.46221133.861004.0

193.36一II32.53

244144.92

1087.0192.63

29.60222134.391008.0193.32

}32.66