Lý thuyết BET là lý thuyết về sự hấp thụ của các phân tử khí trên bề mặt chất rắn. Năm 1938, lần đầu tiên Stephen Brunauer, Pau Hugh Emmett và Edward Teller đưa ra lý thuyết BET, “BET” là ba chữ cái đầu tiên của tên ba nhà khoa học trên. Lý thuyết này là sự mở rộng của lý thuyết Langmuir, về sự hấp thụ phân tử đơn lớp, để xét sự hấp thụ đa lớp dựa trên các giả thiết sau:
(c)Lý thuyết Langmuir có thể áp dụng đúng cho mỗi lớp riêng lẻ. Phương trình BET được đưa ra từ các giả thiết trên:
1 𝜗[�𝑃0 𝑃 � −1] =𝑐 −𝜗 1 𝑚𝑐 � 𝑃 𝑃0�+ 1 𝜗𝑚𝑐
Trong đó, P và PR0R là áp suất cân bằng và áp suất bão hòa của các chất bị hấp phụ tại nhiệt độ hấp phụ, 𝜗 là lượng khí được hấp phụ (chẳng hạn xét trong một đơn vị thể tích), và𝜗𝑚 là lượng khí được hấp phụ của một lớp, c là hằng số BET, được biểu diễn bởi phương trình sau:
𝑐 = exp (𝐸1𝑅𝑇− 𝐸𝐿) Với, ER
1R là lượng nhiệt hấp thụ bởi lớp thứ nhất, và ER
LR là nhiệt lượng hấp phụ bởi lớp thứ hai hoặc các lớp sâu phía trong và bằng nhiệt lượng hóa lỏng. P
[3]
Phương trình trên ứng với các trường hợp hấp thụ đẳng nhiệt, có thể được biểu diễn bằng một đồ thị đường thẳng với trục tung là 𝜗[�𝑃0
𝑃� −1] và trục hoành là 𝜑 = P/PR0R
theo các kết quả thực nghiệm. Đồ thị này được gọi là đồ thị BET (hình 2.7).
Phương trình này có mối liên hệ tuyến tính với 0.05 < P/PR
0 R< 0.35. Giá trị dốc A và vị trí đồ thị cắt trục tung (l) được dùng để xác định lượng khí được hấp thụ bởi một lớp,
𝜗𝑚, và hằng số BET c, theo phương trình:
𝜗𝑚= 𝐴+𝐼𝑙
𝑐 =𝑙+𝐴𝐼
Phương pháp BET được sử dụng rộng rãi trong các nghiên cứu bề mặt để diện tích của vật rắn thông qua sự hấp thụ của các phân tử khí. Diện tích bề rộng tổng cộng SRtotalR và diện tích bề mặt riêng được xác định qua phương trình sau:
𝑆𝐵𝐸𝑇/𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = (𝜗𝑚𝑉𝑁𝑠
𝑆𝐵𝐸𝐷 = 𝑆𝑡𝑜𝑎𝑡𝑙𝑎 Với, N: số Avogadro;
S: thiết diện của phần khí được hấp thụ; V: thể tích mol khí được hấp thụ;
a: khối lượng mẫu chất rắn. P
[3]
Trong khóa luận này, mẫu ferit được đo bởi máy đo bề mặt riêng và lỗ xốp NOVA-2200e thuộc phòng thí nghiệm Trung tâm Hóa dầu – Đại học Bách khoa Tp. HCM. Ban đầu mẫu được giải hấp (nước và các chất khí hấp phụ) ở 200P
o P C (lần 2 ở 250P o P
C) và gia nhiệt bơm chân không trong khoảng bốn giờ để rút các chất hấp phụ (thông thường bao gồm nước và một số chất khí) trên bề mặt đã thoát ra đến hết. Sau đó, mẫu được cân và đưa vào máy đo BET, các thao tác về cài đặt thông số máy được điều chỉnh ở mỗi mẫu đều như nhau.