高校應如何選擇國產(chǎn)比表面儀

　　1.表面特性的重要性及其主要指標

　　微納米的性能取決于小尺寸效應、表面效應、量子尺寸效應等，而材料的使用性能與其表面效應最相關(guān)。

　　影響表面效應的主要因素是表面原子的狀態(tài)與特性，主要用兩個(gè)指標來(lái)表征，一個(gè)是比表面：?jiǎn)挝毁|(zhì)量粉體的總表面積；另一個(gè)是孔徑分布：粉體表面孔體積隨孔尺寸的變化。

　　2.我國比表面及孔徑分析儀概況

　　2.1比表面及孔徑分析儀分類(lèi)

　　由于微納米材料的顆粒尺寸很小，而且形狀千差萬(wàn)別，比表面及孔尺寸無(wú)法直接測量，必須借助于更小尺度的“量具”。氮吸附法就是借助于氮分子作為量具或標尺來(lái)度量粉體的表面積以及表面的孔容積。按測量氮吸附量的方法及功能的不同，我國常用的比表面及孔徑分析儀分類(lèi)如下：                                   

　　連續流動(dòng)色譜法：采用氣相色譜儀中的熱導檢測器來(lái)測定粉體表面的氮吸附量的方法。以氮氣為吸附質(zhì)，氦氣為載氣，兩種氣體按指定比例混合達到一定的氮氣分壓，讓混合氣流經(jīng)裝有粉末樣品的樣品管，置于液氮溫度下時(shí)，氮氣分子在樣品表面產(chǎn)生吸附，而氦氣不被吸附，這時(shí)氣流中氮氣的濃度減少，在熱導檢測器的輸出端產(chǎn)生電信號，形成氮氣吸附峰。當樣品管回到室溫時(shí)，樣品表面被吸附的氮氣會(huì )全部脫附出來(lái)，形成一個(gè)脫附峰。吸（脫）附峰面積的大小正比于樣品表面的氮吸附量。這種方法可以實(shí)現直接對比法快速測定比表面，BET比表面測定和介孔孔徑分布測定，目前國內動(dòng)態(tài)儀器趨向于一機多能，在儀器結構基本相同的情況下，只要軟件功能齊全，就可實(shí)現既能測比表面，又能測孔徑分布，而且也能實(shí)現自動(dòng)化。

　　靜態(tài)容量法：測量氮吸附量與動(dòng)態(tài)法不同，他是在一個(gè)密閉的真空系統中，精密的改變粉體樣品表面的氮氣壓力，從0逐步變化到接近1個(gè)大氣壓，用高精度壓力傳感器測出樣品吸附前后壓力的變化，再根據氣體狀態(tài)方程計算出氣體的吸附量或脫附量。測出了氮吸附量后，根據氮吸附理論計算公式，便可求出BET比表面及孔徑分布。靜態(tài)容量法測試技術(shù)的關(guān)鍵因素主要有壓力傳感器的精度、死容積測量精度、真空密封性、試樣溫度和冷卻劑液面的變化、樣品室溫度場(chǎng)的校正等。歐美等發(fā)達國家基本上均采用靜態(tài)容量法氮吸附儀，2007年，北京精微高博科學(xué)技術(shù)有限公司已研制成功具有我國自主知識產(chǎn)權的JW-系列靜態(tài)容量法氮吸附儀，代替進(jìn)口已成必然趨勢。

　　2.2 國產(chǎn)靜態(tài)容量法比表面及孔徑分布測定儀的介紹

　　國產(chǎn)靜態(tài)容量法氮吸附儀可通過(guò)下列兩個(gè)表格的對照來(lái)了解。

表1. 靜態(tài)容量法氮吸附儀與動(dòng)態(tài)法氮吸附儀的比較

[1]   

表2. 國產(chǎn)靜態(tài)容量法比表面儀與進(jìn)口比表面儀的比較

　　3. 如何選擇國產(chǎn)比表面及孔徑分析儀

　　由以上分析可歸納如下幾點(diǎn)：

　　1.我國氮吸附比表面及孔徑分析儀的發(fā)展過(guò)程可歸納為三個(gè)階段：動(dòng)態(tài)直接對比法比表面測定儀→動(dòng)態(tài)比表面及孔徑分布測定儀→靜態(tài)容量法比表面及孔徑分布測定儀，從易到難、從低到高、從簡(jiǎn)單到復雜，技術(shù)含量不斷提高，功能不斷完善，性能不斷接近國際先進(jìn)水平；

　　2.以上三大類(lèi)儀器都還有其存在的價(jià)值：動(dòng)態(tài)直接對比法比表面測定儀簡(jiǎn)單、快速，適合于比表面的快速測定，以及測定與標準樣品吸附特性相同的；動(dòng)態(tài)比表面及孔徑分布測定儀實(shí)現了BET比表面的測定，與國際接軌，其功能可擴展至介孔孔徑分布的測定，但目前還不能測定完整的吸附/脫附等溫曲線(xiàn)，受動(dòng)態(tài)色譜法本身的局限其孔徑分布的測量范圍和精度都還不夠理想；靜態(tài)容量法比表面及孔徑分布測定儀的研發(fā)成功，是我國比表面及孔徑分布儀向國際先進(jìn)水平接近的重要標志，其功能齊全，方法先進(jìn)且與國際的發(fā)展方向一致，測量的精度、范圍、穩定性、自動(dòng)化程度都比動(dòng)態(tài)色譜法有了顯著(zhù)提高，對提高我國在該領(lǐng)域的測試水平有極其重要的意義；

　　3.用戶(hù)對國產(chǎn)靜態(tài)容量法比表面及孔徑分布測定儀的成功給與了高度評價(jià)和熱烈歡迎，尤其在高等院校，教學(xué)與科研的要求都比較高，近年來(lái)，北京大學(xué)（深圳研究生院）、北京大學(xué)、華東理工大學(xué)、武漢大學(xué)、新疆大學(xué)、江南大學(xué)、渭南師范大學(xué)、四川核燃料公司等近二十個(gè)單位，購買(mǎi)了國產(chǎn)靜態(tài)容量法比表面及孔徑分析儀，對其性能和質(zhì)量非常滿(mǎn)意，很多學(xué)校也正在籌劃中；

　　4. 結論：國產(chǎn)靜態(tài)容量法比表面及孔徑分析儀功能齊全、方法先進(jìn)且與國際接軌、測試的

精度高、質(zhì)量穩定，最接近國際先進(jìn)水平，信價(jià)比高是目前最適合我國高校采用的儀器。

   [2] 

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