* Mục đích: Phương pháp BET cho phép xác định diện tích bề mặt của xúc tác, đồng thời xác định được sự phân bố kích thước và thể tích lỗ mao quản trong cấu trúc tinh thể của xúc tác.
* Nguyên tắc: Dựa trên lượng khí bị hấp phụ (V) được biểu diễn dưới dạng thể tích là đại lượng đặc trưng cho số phân tử bị hấp phụ, nó phụ thuộc vào áp suất cân bằng P, nhiệt độ, bản chất của khí và bản chất của vật liệu rắn. V là một hàm đồng biến với áp suất cân bằng. Khi áp suất tăng đến áp suất hơi bão hoà của chất khí bị hấp phụ tại một nhiệt độ đã cho thì mối quan hệ giữa V-P được gọi là đẳng nhiệt hấp phụ. Sau khi đã đạt đến áp suất hơi bão hoà P0, người ta đo các giá trị thể tích khí hấp phụ ở các áp suất tương đối (P/P0) giảm dần và nhận được đường “đẳng nhiệt hấp phụ” (hình 2.3).
Hình 2.3. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân loại
Trong thực tế, đối với vật liệu mao quản trung bình (MQTB) đường đẳng nhiệt hấp phụ – khử hấp phụ không trùng nhau, được gọi là hiện tượng trễ. Đường đẳng nhiệt kiểu I tương ứng với vật liệu vi mao quản hoặc không có mao quản. Kiểu II và III là của vật liệu mao quản có mao quản lớn d > 50nm. Các vật liệu mao quản có kích thước MQTB có đường đẳng nhiệt kiểu IV và V, loại VI là vật liệu mao quản có nhiều mao quản và mao quản bé, không đồng đều (Hình 2.3).
Áp dụng phương trình BET để đo bề mặt riêng:
Trong đó: P - áp suất cân bằng.
P0 - áp suất hơi bão hoà của chất hấp phụ ở nhiệt độ thực nghiệm. V - thể tích của khí hấp phụ ở áp suất P.
Vm - thể tích của lớp hấp phụ đơn phân tử tính cho một gam chất rắn trong điều kiện tiêu chuẩn.
C - hằng số BET. C = exp[(q - q l)/RT]. q - nhiệt hấp phụ của lớp đầu tiên.
q l- nhiệt hấp phụ của khí hoá lỏng trên tất cả các lớp khác. R - hằng số khí.
T - nhiệt độ Kelvin.
Xây dựng giản đồ mà P/V(P0 - P) phụ thuộc vào P/P0 sẽ nhận được một đoạn thẳng trong khoảng 0,05 - 0,3. Độ nghiêng (tg) và tung độ của đoạn thẳng OA cho phép xác định thể tích của lớp phủ đơn lớp (lớp đơn phân tử) Vm và hằng số C.
Hình 2.4. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/V(P0 - P) theo P/P0
Diện tích bề mặt riêng SBET ( m2.g-1) là đặc trưng cho khả năng hấp phụ đơn lớp phân tử, có thể được tính theo phương trình sau: SBET = (Vm/M).N.Am.10-18
Trong: M - Khối lượng phân tử .
Am - Tiết diện ngang của một phân tử chiếm chỗ trên bề mặt chất hấp phụ.Trong trường hợp hấp phụ N2 ở 770K, Am = 0,162 nm2.
N - số Avôgadro ( N = 6,023.1023 phân tử / mol )
Khi đó diện tích bề mặt riêng được xác định: SBET = 4,35.Vm
* Thực nghiệm: Mẫu đem phân tích được tiến hành đo trên máy Gemini VII 2390 V1.02 tại viện AIST - Trường đại học bách khoa Hà Nội