Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Царапины, представленные канавками треугольной формы, увеличивают площадь поверхности.

Удельная площадь поверхности (SSA) является свойством твердых веществ , определенных в качестве общей площади поверхности материала в расчете на единицу массы , [1] (с единицами м 2 / кг или м 2 / г) или твердым или объемный объем [2] [3] (единицы м 2 / м 3 или м -1 ).

Это физическая величина, которая может использоваться для определения типа и свойств материала (например, почвы или снега ). Он имеет особое значение для адсорбции , гетерогенного катализа и реакций на поверхностях .

Измерение [ править ]

Керамические кольца Рашига ...
... и пластиковые кольца Бялецкого повышенной SSA

Значения, полученные для удельной поверхности, зависят от метода измерения. В методах, основанных на адсорбции, размер молекулы адсорбата (молекула зонда), открытые кристаллографические плоскости на поверхности и температура измерения - все это влияет на полученную удельную поверхность. [4] По этой причине, в дополнение к наиболее часто используемому методу адсорбции Брунауэра-Эммета-Теллера (N2-BET), было разработано несколько методов для измерения удельной площади поверхности твердых частиц при температуре окружающей среды и в контролируемых масштабах, включая окрашивание метиленовым синим (МБ), адсорбция моноэтилового эфира этиленгликоля (EGME), [5] электрокинетический анализ адсорбции комплексных ионов [4]и метод удержания белка (PR). [6] Для измерения удельной поверхности существует ряд международных стандартов, включая стандарт ISO 9277. [7]

Расчет [ править ]

SSA можно просто рассчитать из распределения частиц по размерам , сделав некоторые предположения о форме частиц. Однако этот метод не учитывает поверхность, связанную с текстурой поверхности частиц.

Адсорбция [ править ]

SSA можно измерить адсорбцией с использованием изотермы БЭТ . Это дает преимущество в измерении поверхности тонких структур и глубокой текстуры на частицах. Однако результаты могут заметно отличаться в зависимости от адсорбированного вещества. Теория БЭТ имеет внутренние ограничения, но имеет то преимущество, что она проста и дает адекватные относительные ответы, когда твердые вещества химически подобны. В относительно редких случаях, если это будет сочтено необходимым, для улучшения согласованности результатов могут применяться более сложные модели, основанные на термодинамических подходах или даже квантовой химии, но за счет гораздо более сложных вычислений, требующих передовых знаний и хорошего понимания со стороны специалистов. Оператор. [8]

Газопроницаемость [ править ]

Основная статья: Удельная поверхность воздухопроницаемости

Это зависит от соотношения между удельной площадью поверхности и сопротивлением потоку газа пористого слоя порошка. Этот метод прост и быстр, и дает результат, который часто хорошо коррелирует с химической реакционной способностью порошка. Однако он не может измерить большую часть глубокой текстуры поверхности.

Избранные материалы с большой площадью поверхности
Типичная площадь поверхности (м 2 / г)МатериалЗаявление
7140Металлоорганический каркас [9]абсорбция газа
900Faujesite-Y [10]катализатор
500–3000Активированный угольабсорбция газов и растворенных веществ
200оксид алюминия [11]носитель катализатора

См. Также [ править ]

  • Отношение площади поверхности к объему

Ссылки [ править ]

  1. ^ IUPAC , Сборник химической терминологии , 2-е изд. («Золотая книга») (1997). Онлайн-исправленная версия: (2006–) « удельная поверхность ». DOI : 10,1351 / goldbook.S05806
  2. ^ http://www.owlnet.rice.edu/~ceng402/Hirasaki/CHAP3D.pdf
  3. ^ http://www.rsc.org/suppdata/lc/b8/b812301b/b812301b.pdf
  4. ^ а б Ханаор, ДАХ; Гадири, М .; Chrzanowski, W .; Ган, Ю. (2014). «Масштабируемая характеристика площади поверхности с помощью электрокинетического анализа адсорбции комплексных анионов» (PDF) . Ленгмюра . 30 (50): 15143–15152. DOI : 10.1021 / la503581e . PMID  25495551 .
  5. ^ Cerato, A .; Лютенеггер, А. (1 сентября 2002 г.). «Определение площади поверхности мелкозернистых грунтов методом моноэтилового эфира этиленгликоля (ЭГМЭ)» . Журнал геотехнических испытаний . 25 (3): 10035. DOI : 10,1520 / GTJ11087J .
  6. ^ Пайков, О .; Хоули, Х. (1 июля 2013 г.). «Метод удержания белка для определения удельной поверхности в набухающих глинах» . Журнал геотехнических испытаний . ASTM . 36 (4): 20120197. DOI : 10,1520 / GTJ20120197 .
  7. ^ «ISO 9277: 2010 (en) Определение удельной поверхности твердых тел с помощью адсорбции газа - метод БЭТ» .
  8. ^ Кондон, Джеймс (2020). Определение площади поверхности и пористости с помощью физсорбции, 2-е издание . Амстердам, Нидерланды: Эльзевир. С. Главы 3, 4 и 5. ISBN 978-0-12-818785-2.
  9. ^ «Уравновешивание механической стабильности и сверхвысокой пористости в кристаллических каркасных материалах». DOI : 10.1002 / anie.201808240 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  10. ^ «Определение удельной площади поверхности для микропористых / мезопористых материалов: случай мезопористых цеолитов FAU-Y» (PDF) . DOI : 10.1021 / acs.langmuir.8b02144 . хал-01938089 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  11. ^ "Измерения площади поверхности глинозема". DOI : 10.1021 / ie50487a024 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )