Bề mặt riêng xác định theo phương pháp BET (từ đây gọi là BET) là tích số của số phân tử bị hấp phụ với tiết diện ngang của một phân tử chiếm chỗ trên bề mặt vật rắn. Diện tích bề mặt riêng được tính theo công thức [5]:
S= nm.Am.N (m2/g) (2.3) Trong đó: S: diện tích bề mặt (m2/g)
nm: dung lượng hấp phụ (mol/g)
Am: diện tích bị chiếm bởi một phân tử (m2/phân tử) N: số Avogadro (số phân tử/mol)
Hoặc xác định phương trình sau:
(2.4) Trong đó:
P: áp suất cân bằng
Po: áp suất hơi bão hòa của chất hấp phụ ở nhiệt độ thực nghiệm
V: thể tích của khí bị hấp phụ ở áp suất P
Vm: thể tích khí bị hấp phụ đơn lớp trên 1 gam chất hấp phụ ở điều kiện chuẩn
C: hằng số BET
Xây dựng đồ thị P/[V(Po-P)] phụ thuộc vào P/Po thu được một đường thẳng trong khoảng áp suất tương đối từ 0,05 đến 0,3. Từ hệ số góc của đường thẳng (tg) và giao điểm của đường thẳng với trục tung cho phép xác định được Vm và hằng số C.
Hình 2.3. Đồ thị biểu diễn sự biến thiên của P/[V(Po – P)] theo P/Po
Trong trường hợp thường dùng nhất là hấp phụ N2 ở 77 K, tiết diện ngang của N2 là σ = 0,162 nm2. Diện tích BET được tính theo công thức là:
o m1 m 1. o P C P V P P V C V C P
(2.5) (Vm: cm3.g-1 ; SBET: m2.g-1)
Theo phân loại của Hiệp hội quốc tế hóa học cơ bản và ứng dụng (IUPAC), có các loại đường đẳng nhiệt hấp phụ - khử hấp phụ biểu diễn trên hình 2.4.
Hình 2.4. Các dạng đường đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ theo phân loại IUPAC
Đường đẳng nhiệt kiểu I trong hình 2.4 tương ứng với vật liệu vi mao quản hoặc không có mao quản. Kiểu II và III là của vật liệu có mao quản lớn (d > 50nm). Đường đẳng nhiệt kiểu IV và V tương ứng vật liệu mao quản trung bình. Kiểu bậc thang VI ít gặp. Dựa vào dữ kiện BET để xây dựng đường phân bố mao quản, từ đó tìm kích thước trung bình của mao quản theo phương pháp BJH (Barrett, Joyner và Halenda).
18 . . .10 4, 356. 22410 m BET A m V S N V
Hình 2.5. Thiết bị đo diện tích bề mặt riêng Tri Start 3000, Micromeritics(Mỹ)
Trong luận văn này, phương pháp đẳng nhiệt hấp phụ-khử hấp phụ N2 trên máy TriStar II-3020 của Mỹ tại Viện Kỹ thuật Nhiệt đới-Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.