比表面積分析測試方法有多種，其中氣體吸附法因其測試原理的科學(xué)性，測試過(guò)程的可靠性，測試結果的一致性，在國內外各行各業(yè)中被廣泛采用，并逐漸取代了其它比表面積測試方法，成為*的zui測試方法。許多標準組織都已將氣體吸附法列為比表面積測試標準，如美國ASTM的D3037，ISO標準組織的ISO-9277。我國比表面積測試有許多行業(yè)標準，其中代表性的是國標GB/T 19587-2004 《氣體吸附BET法測定固體物質(zhì)比表面積》。

氣體吸附法測定比表面積原理，是依據氣體在固體表面的吸附特性，在一定的壓力下，被測樣品顆粒（吸附劑）表面在超低溫下對氣體分子（吸附質(zhì)）具有可逆物理吸附作用，并對應一定壓力存在確定的平衡吸附量。通過(guò)測定出該平衡吸附量，利用理論模型來(lái)等效求出被測樣品的比表面積。由于實(shí)際顆粒外表面的不規則性，嚴格來(lái)講，該方法測定的是吸附質(zhì)分子所能到達的顆粒外表面和內部通孔總表面積之和，如圖所示意位置。
氮氣因其易獲得性和良好的可逆吸附特性，成為zui常用的吸附質(zhì)。通過(guò)這種方法測定的比表面積我們稱(chēng)之為“等效”比表面積，所謂“等效”的概念是指：樣品的比表面積是通過(guò)其表面密排包覆（吸附）的氮氣分子數量和分子zui大橫截面積來(lái)表征。實(shí)際測定出氮氣分子在樣品表面平衡飽和吸附量（V）， 通過(guò)不同理論模型計算出單層飽和吸附量（Vm），進(jìn)而得出分子個(gè)數，采用表面密排六方模型計算出氮氣分子等效zui大橫截面積(Am)，即可求出被測樣品的比表面積。計算公式如下：

sg: 被測樣品比表面積 (m2/g) 
Vm: 標準狀態(tài)下氮氣分子單層飽和吸附量（ml） 
Am: 氮分子等效zui大橫截面積（密排六方理論值Am = 0.162 nm2） 
W:　被測樣品質(zhì)量（g） 
N:　阿佛加德羅常數 （6.02x1023） 
代入上述數據，得到氮吸附法計算比表面積的基本公式：



由上式可看出，準確測定樣品表面單層飽和吸附量Vm是比表面積測定的關(guān)鍵。

測試方法分類(lèi) 

比表面積測試方法有兩種分類(lèi)標準(www.jwgb。。ｎｅｔ/Products.php.)。一是根據測定樣品吸附氣體量多少方法的不同，可分為：連續流動(dòng)法、容量法及重量法，重量法現在基本上很少采用；再者是根據計算比表面積理論方法不同可分為：直接對比法比表面積分析測定、Langmuir法比表面積分析測定和BET法比表面積分析測定等。同時(shí)這兩種分類(lèi)標準又有著(zhù)一定的，直接對比法只能采用連續流動(dòng)法來(lái)測定吸附氣體量的多少，而B(niǎo)ET法既可以采用連續流動(dòng)法，也可以采用容量法來(lái)測定吸附氣體量。其關(guān)系如圖所示。




連續流動(dòng)法

連續流動(dòng)法(www.jwgbbet。。ｃｏｍ)是相對于靜態(tài)法而言，整個(gè)測試過(guò)程是在常壓下進(jìn)行，吸附劑是在處于連續流動(dòng)的狀態(tài)下被吸附。連續流動(dòng)法是在氣相色譜原理的基礎上發(fā)展而來(lái)，藉由熱導檢測器來(lái)測定樣品吸附氣體量的多少。連續動(dòng)態(tài)氮吸附是以氮氣為吸附氣，以氦氣或氫氣為載氣,兩種氣體按一定比例混合，使氮氣達到的相對壓力，流經(jīng)樣品顆粒表面。當樣品管置于液氮環(huán)境下時(shí)，粉體材料對混合氣中的氮氣發(fā)生物理吸附，而載氣不會(huì )被吸附，造成混合氣體成分比例變化，從而導致熱導系數變化，這時(shí)就能從熱導檢測器中檢測到信號電壓，即出現吸附峰。吸附飽和后讓樣品重新回到室溫，被吸附的氮氣就會(huì )脫附出來(lái)，形成與吸附峰相反的脫附峰。吸附峰或脫附峰的面積大小正比于樣品表面吸附的氮氣量的多少，可通過(guò)定量氣體來(lái)標定峰面積所代表的氮氣量。通過(guò)測定一系列氮氣分壓P/P0下樣品吸附氮氣量，可繪制出氮等溫吸附或脫附曲線(xiàn)，進(jìn)而求出比表面積。通常利用脫附峰來(lái)計算比表面積。



特點(diǎn)：連續流動(dòng)法測試過(guò)程操作簡(jiǎn)單，消除系統誤差能力強，同時(shí)具有可采用直接對比法和BET方法進(jìn)行比表面積理論計算。
容量法
容量法中，測定樣品吸附氣體量多少是利用氣態(tài)方程來(lái)計算。在預抽真空的密閉系統中導入一定量的吸附氣體，通過(guò)測定出樣品吸脫附導致的密閉系統中氣體壓力變化，利用氣態(tài)方程P*V/T=nR換算出被吸附氣體摩爾數變化。

直接對比法

直接對比法比表面積分析測試是利用連續流動(dòng)法來(lái)測定吸附氣體量，測定過(guò)程中需要選用標準樣品（經(jīng)嚴格標定比表面積的穩定物質(zhì)）。并聯(lián)到與被測樣品*相同的測試氣路中，通過(guò)與被測樣品同時(shí)進(jìn)行吸附，分別進(jìn)行脫附，測定出各自的脫附峰。在相同的吸附和脫附條件下，被測樣品和標準樣品的比表面積正比于其峰面積大小。計算公式如下：



Sx：被測樣品比表面積 S0：標準樣品比表面積， 
Ax：被測樣品脫附峰面積 A0：標準樣品脫附峰面積 
：被測樣品質(zhì)量 W0：標準樣品質(zhì)量
優(yōu)點(diǎn)：無(wú)需實(shí)際標定吸附氮氣量體積和進(jìn)行復雜的理論計算即可求得比表面積；測試操作簡(jiǎn)單，測試速度快，效率高 
缺點(diǎn)：當標樣和被測樣品的表面吸附特性相差很大時(shí)，如吸附層數不同，測試結果誤差會(huì )較大。 
直接對比法僅適用于與標準樣品吸附特性相接近的樣品測量，由于BET法具有更可靠的理論依據，目前國內外更普遍認可BET法比表面積測定。 

BET比表面積測試法



BET理論計算是建立在Brunauer、Emmett和ler三人從經(jīng)典統計理論推導出的多分子層吸附公式基礎上，即的BET方程：

P: 吸附質(zhì)分壓 P0: 吸附劑飽和蒸汽壓 
V: 樣品實(shí)際吸附量 Vm: 單層飽和吸附量 
C：與樣品吸附能力相關(guān)的常數 
由上式可以看出，BET方程建立了單層飽和吸附量Vm與多層吸附量V之間的數量關(guān)系，為比表面積測定提供了很好的理論基礎。 
BET方程是建立在多層吸附的理論基礎之上，與許多物質(zhì)的實(shí)際吸附過(guò)程更接近，因此測試結果可靠性更高。實(shí)際測試過(guò)程中，通常實(shí)測3-5組被測樣品在不同氣體分壓下多層吸附量V，以P/P0為X軸， 為Y軸，由BET方程做圖進(jìn)行線(xiàn)性擬合，得到直線(xiàn)的斜率和截距，從而求得Vm值計算出被測樣品比表面積。理論和實(shí)踐表明，當P/P0取點(diǎn)在0.05-0.35范圍內時(shí)，BET方程與實(shí)際吸附過(guò)程相吻合，圖形線(xiàn)性也很好，因此實(shí)際測試過(guò)程中選點(diǎn)需在此范圍內。由于選取了3-5組P/P0進(jìn)行測定，通常我們稱(chēng)之為多點(diǎn)BET。當被測樣品的吸附能力很強，即C值很大時(shí)，直線(xiàn)的截距接近于零，可近似認為直線(xiàn)通過(guò)原點(diǎn)，此時(shí)可只測定一組P/P0數據與原點(diǎn)相連求出比表面積，我們稱(chēng)之為單點(diǎn)BET。與多點(diǎn)BET相比，單點(diǎn)BET結果誤差會(huì )大一些。 
若采用流動(dòng)法來(lái)進(jìn)行BET測定，測量系統需具備能調節氣體分壓P/P0的裝置，以實(shí)現不同P/P0下吸附量測定。對于每一點(diǎn)P/P0下BET吸脫附過(guò)程與直接對比法相近似，不同的是BET法需標定樣品實(shí)際吸附氣體量的體積大小，而直接對比法則不需要。
特點(diǎn)：BET理論與物質(zhì)實(shí)際吸附過(guò)程更接近，可測定樣品范圍廣，測試結果準確性和可信度高，特別適合科研及生產(chǎn)單位使用。

孔徑分布測試

氣體吸附法孔徑(孔隙度)分布測定利用的是毛細凝聚現象和體積等效代換的原理，即以被測孔中充滿(mǎn)的液氮量等效為孔的體積。吸附理論假設孔的形狀為圓柱形管狀，從而建立毛細凝聚模型。由毛細凝聚理論可知，在不同的P/P0下，能夠發(fā)生毛細凝聚的孔徑范圍是不一樣的，隨著(zhù)P/P0值增大，能夠發(fā)生凝聚的孔半徑也隨之增大。對應于一定的P/P0值，存在一臨界孔半徑Rk，半徑小于Rk的所有孔皆發(fā)生毛細凝聚，液氮在其中填充，大于Rk的孔皆不會(huì )發(fā)生毛細凝聚，液氮不會(huì )在其中填充。臨界半徑可由凱爾文方程給出了：

Rk稱(chēng)為凱爾文半徑，它*取決于相對壓力P/P0。凱爾文公式也可以理解為對于已發(fā)生凝聚的孔，當壓力低于一定的P/P0時(shí)，半徑大于Rk的孔中凝聚液將氣化并脫附出來(lái)。理論和實(shí)踐表明，當P/P0大于0.4時(shí)，毛細凝聚現象才會(huì )發(fā)生，通過(guò)測定出樣品在不同P/P0下凝聚氮氣量，可繪制出其等溫吸脫附曲線(xiàn)，通過(guò)不同的理論方法可得出其孔容積和孔徑分布曲線(xiàn)。zui常用的計算方法是利用BJH理論，通常稱(chēng)之為BJH孔容積和孔徑分布。