Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng thiết bị Jaco V – 530 để đo phổ hấp thụ UV- vis.
2.2.6. Phép đo diện tích bề mặt riêng BET
Nguyên tắc đo: Các vật liệu mao quản có cấu trúc rắn xốp, có khả năng kéo về
trình hấp phụ. Nhiệt toả ra trong quá trình được gọi là nhiệt hấp phụ. Bề mặt vật liệu mao quản không đồng nhất, khi hấp phụ sự toả nhiệt không phải là một hằng số mà thay đổi theo thời gian hấp phụ. Các tâm hấp phụ mạnh sẽ hấp phụ trước, toả ra một lượng nhiệt lớn; tiếp đó đến các tâm hấp phụ vừa và yếu. Bề mặt riêng của chất rắn càng lớn, sự hấp phụ càng tăng và nhiệt toả ra càng nhiều. Để xác định các tính chất của vật liệu mao quản, công việc đầu tiên là phải xây dựng được đường đẳng nhiệt hấp phụ.
Phương trình đường đẳng nhiệt hấp phụ là phương trình mơ tả mối quan hệ giữa lượng chất bị hấp phụ và áp suất cân bằng của pha bị hấp phụ. Có nhiều phương trình khác nhau, bao gồm: phương trình Henry, phương trình Langmuir, phương trình logarit Temkin, phương trình Dubinhin-Radushkevich và phương trình hấp phụ đa lớp BET. Phương pháp hấp phụ ứng dụng trong nghiên cứu này được xây dựng trên cơ sở phương trình BET.
Phương trình BET (Brunauer, Emnet và Teller) là một thành cơng lớp áp dụng cho q trình hấp phụ đa lớp. Phương trình được xây dựng dựa trên các giả thuyết sau:
- Các phân tử bị hấp phụ ở lớp đầu tiên tạo ra lực, lực này tạo điều kiện cho lớp hấp phụ thứ 2,3,...n.
- Tốc độ hấp phụ (ra) trên lớp thứ i bằng tốc độ nhả hấp phụ (r‟a) trên lớp i+1.
- Nhiệt hấp phụ ở lớp đầu tiên là rất lớn so với nhiệt hấp phụ của những lớp tiếp theo. Nhiệt hấp phụ từ lớp thứ 2 trở lên, đến lớp ngưng tụ là bằng nhau và bằng nhiệt ngưng tụ: ΔHd2 = ΔHd3 = … = ΔHdn
Trong phương pháp BET áp dụng cho thực tế, thể tích của khí được hấp phụ được đo ở nhiệt độ khơng đổi, khi đó nó là hàm của áp suất và đồ thị được xây dựng là theo P/Ps. Phương trình cơ bản như sau:
s s s m m P P C P P P CP V V x x / 1 1 / 1 /
Trong đó: P là áp suất cân bằng, Ps là áp suất bão hồ, V và x là thể tích và lượng chất bị hấp phụ tại thời điểm xét, Vm và xm là thể tích và lượng chất bị hấp phụ đơn lớp.
Phương pháp BET cho đến nay là phương pháp thực nghiệm hiệu dụng nhất để xác định diện tích bề mặt riêng. Diện tích bề mặt riêng Sr (m2/g) được xác định thông qua công thức sau:
20 10 . . m m r N A M x S [m2/g]
Trong đó: xm là lượng chất hấp phụ đơn lớp trên bề mặt 1 gam xúc tác (g/g). Am là diện tích cắt ngang trung bình của phân tử bị hấp phụ (Å2) N là số Avogadro, N = 6,02 . 1023 (phân tử/mol)
M là khối lượng mol của chất bị hấp phụ.
Đối với q trình hấp phụ dùng nitơ, cơng thức trên được rút gọn thành:
m
r x
S 4,35. [m2/g]