无论我们用动态仪器（JW-004A）、还是用静态仪器（JW-RB）测试样品的吸脱附等温曲线，都将得到一个带有回滞环的曲线图，那么这个回滞环是怎样形成的的呢？其又表示什么意思呢？ 这些都是和样品的孔的形状有关的。De Bore将回滞环分为5类。它们对应着不同的孔形状，相应的表征样品不同的物性。

我们可以根据吸附曲线的类型选择合适的理论来分析材料的的表面物性；从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/ps称为比压，ps是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力)

首先我们对气路管道的使用环境应该有大体了解，具体问题具体分析，不同环境所应用的材质有很大的不同。 目前色谱法比表面仪的使用环境为常压（相对压力0-0.1kg/cm3）、常温（0-400 C），通氮气和氦气低活性惰性气体，而有机聚合物管路耐压10kg/cm3以上，耐温-260-150摄氏度，不仅完全满足色谱法比表面仪的使用条件，而且优于不锈钢管。 之所以说气路管道采用软管比较好，是因为： 首先，有机聚合物管路在易密封性方面比不锈钢好很多。其次--

比表面是指单位质量物质的总表面积，其单位为 米2/克（M2/g）.比表面积是粉体材料，特别是超细粉和纳米粉体材料的重要特征之一，粉体的颗粒越细，其比表面积越大，其表面效应，如表面活性、表面吸附能力、催化能力等越强。 由于粉体材料的颗粒很细，颗粒形状及表面形貌错综复杂，因此直接测量它的表面积是不可能的，只能采用间接的方法,多年来已提出了多种测量方法，其中氮吸附法被公认为是最成熟的方法，已被列入世界各国的标准。 氮吸附法是依据气体在固体表面的吸附规律,例如，在液氮温度下（-196。C），在一定的氮气压力下，任何粉体材料的表面都可以吸附氮气的分子，并对应于确定的平衡吸附量，这种吸附是纯粹的物理吸附，即被吸附的气体分子与固体表面的结合力很弱，而且是可逆的，即在回到室温的过程中，所有被吸附的氮分子又都被脱附出来。 假定，在粉体的表面吸附了一层氮分子，那么粉体的比表面积（Sg）可用吸附的氮分子数和每个分子所占的面积求出： ……………………………（1） 式中：Vm 氮气的单分子层吸附量容积（ml） Am 每个氮分子占的面积，通过理论计算Am = 0.162nm2 = 0.162×10-18m2 W 粉体样品的重量（g） N 阿佛加德罗常数 (从物理的定律已知，在标准大气压下，一克分子的任意气体的体积都是22.4升即22400毫升，其分子数等于阿佛加德罗常数N = 6.023×1023) 把上述具体数据代入式(1)，得到氮吸附法计算比表面积的基本公式： ……………………………………… (2) 注意这个公式中的Vm是单分子层吸附量,但是事实上，样品表面吸附的氮气并不正好是单分子层,为了解决这个问题，布朗诺尔（Brunauer）、埃米特（Emmett）和泰勒（Teller）三人提出了多分子层吸附理论，并建立起相应的吸附等温方程，称为BET方程，这个方程解决了由实际的氮气吸附量求得单分子层吸附量的实验方法和计算方法。 这里再引入一个吸附等温线的概念：在恒定的温度下，固体表面上吸附的气体量是随被吸附气体的压力而变的，因此把恒温下，平衡吸附量随相对压力的变化曲线称为吸附等温曲线。理论分析指出，在液氮温度下，当氮的相对压力在0.05到0.35的范围中时，固体粉末表面的氮气吸附量（V），相对于氮气分压（P/P0）符合下述BET方程： ……………………(3) 式中： P 氮气分压 P0 液氮温度下，氮气的饱和蒸汽压（接近1大气压） V 样品表面氮气的实际吸附量 Vm 形成单分子吸附层所对应的氮气量 C 与样品吸附能力相关的常数 由BET方程可知P/V(P0-P)相对于(P/P0)的变化是一条直线，该直线的截距为1/Vm•C,斜率为（C-1）/ Vm•C, 而截距与斜率之和的倒数正好是Vm .也就是说,Vm可以通过试验求得，即在相对压力（P/P0）= 0.05~0.35的范围中选择3至5个点，在每一个相对压力下，通过实验求出实际的氮吸附量（V），以P/V(P0-P)对(P/P0) 作图，可得到一条直线，并从直线的截距和斜率求得形成单分子吸附层所对应的氮气量Vm ,BET多分子层吸附理论成功地解决了单分子层吸附量的求得方法，从理论和实验方法上解决了氮吸附法求得比表面积的关键问题。 由上面的叙述可知，只要解决在液氮温度下测量粉体材料表面氮气吸附量的方法，就能求出比表面积，氮吸附仪就是测量氮气吸附量的仪器。 用吸附仪测量氮气吸附量的方法有三种： 重量法 ：在吸附系统中，用高精密天平，直接测量样品在吸附氮气后的增重，计算出氮气量。其精密度取决于天平的精度，一般认为，这种方法不适用于小比表面的测量； 容量法 ：在已知容积的密闭系统中，放入吸附物质，在一系列氮气的压力下，根据气态方程，即气体质量和温度、压力及容积之间关系，计算出氮气的被吸附量； 以上两种统称为静态法，国外大部分比表面仪均采用静态法。 动态法 ： 又称连续流动色谱法，动态法的基本特征是在一个连续流动的气路中，用气相色谱的测量技术，测得粉体材料表面的氮吸附量。我国目前生产的比表面仪,包括JW系列比表面仪 基本上均采用动态法。

BET测试理论是根据希朗诺尔、埃米特和泰勒三人提出的多分子层吸附模型，并推导出单层吸附量Vm与多层吸附量V间的关系方程，即著名的BET方程。BET方程是建立在多层吸附的理论基础之上，与物质实际吸附过程更接近，因此测试结果更准确。通过实测3-5组被测样品在不同氮气分压下多层吸附量，以P/P0为X轴，P/V(P0-P)为Y轴，由BET方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率和截距，从而求得Vm值计算出被测样品比表面积。理论和实践表明，当P/P0取点在0.35-0.05范围内时，BET方程与实际吸附过程相吻合，图形线性也很好，因此实际测试过程中选点在此范围内。

在天然物质和人造物质中，多孔体特别多。如砂岩之类的水成岩，轻石之类的火山岩和火山灰或者火山灰形成的水铝英石、粘土、木材，合成建材、水泥、瓦和红砖等建筑材料，无机和有机绝热保温材料，天然纤维和合成纤维等衣料，面包、饼干、一些干燥保存的食品等都是多孔体。工业材料中的催化剂载体、硅胶、活性炭和沸石等吸附剂，过滤剂，复写纸的微胶囊，绝热材料，衣料等都利用了多孔性质。因此，掌握多孔体的结构和性质是很重要的。

电池材料的比表面积一般都很小，以钴酸锂为例，他的比表面介于0.2-0.6之间。在脱附的过程中，峰型容易拖尾，且脱附不完全，这样容易造成测量值和实际值不太相符，同时BET曲线上各个点不在同一线上，出现吸附特性参数为负等现象。

比表面的测定方法很多，如润湿热法、显微镜和电镜法、消光法、流体透过法、溶解度法、气体吸附法、液体吸附法等。其中氮吸附法是最可靠、最有效、最完善的方法，也是目前应用最为广泛和成熟的方法。ISO已列入国际测试标准（ISO－9277和ISO－15901），我国也已列为国家标准（GB-119587－2004），近年来年又被列入了纳米粉体材料的检测标准。下面介绍氮吸附法测量比表面及孔径分布的原理及测量方法。

吸附了分子的真实固体表面几乎都不是清洁的理想表面，所谓理想表面是指像单晶体那样，表面非常完整、表面结构有序、物理性质和化学性质均匀。实际固体表面具有各种不均匀性，晶体在成长过程中由于夹杂产生各种晶格混乱，晶体表面有台阶或螺旋位错等各种缺陷，平坦表面、凹坑、棱、尖角处的原子所处的环境各不相同，表面吸附势也不同。吸附剂是微细粉末和胶体状态时，吸附性质更为显著。

Langmuir 理论是在1918年根据一些实验数据，Langmuir提出的简单的固体表面的吸附模型理论；Langmuir吸附等温式描述了吸附量与被吸附蒸汽压力之间的定量关系。他在推导该公式的过程引入了两个重要假设： (1) 吸附是单分子层的； (2) 固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用。

石墨是一种有晶态的单质碳，常温下它的化学性质比较稳定，不溶于水、稀酸、稀碱和有机溶剂；不同高温下与氧反应，生成二氧化碳或一氧化碳；在卤素中只有氟能与单质碳直接反应；在加热下，单质碳较易被酸氧化；在高温下，碳还能与许多金属反应，生成金属碳化物。石墨在常温下有良好的化学稳定性，能耐酸、耐碱和耐有机溶剂的腐蚀。比表面积范围集中在1-20m2/g。

中国比表面仪经历了一个逐步发展的历程，从动态流动色谱法仪器向静态容量法仪器不断改进完善。静态法比表面及孔径分布测试仪，无论从原理和测试精准度上，还是从测试成本及操作难易程度上，均具有动态法无法比拟的优势。国际上基本不用动态法仪器，通用静态容量法比表面仪。如今，北京精微高博研发生产的JW-BK与JW-RB型静态法比表面及孔径结构分析仪，填补了中国国内市场的空白。中国市场的静态容量法比表面及孔径测试仪取代动态法仪器是不可逆转的发展趋势。

比表面测试之前我们要对样品进行预处理，样品处理时间的长短或者温度的高低对测试数据会存有一定影响，我们要讨论的是样品处理时间的长短对BET曲线线性的影响及改进方案。

活性炭的测试方法 活性炭是一种含碳材料制成的外观呈黑色，内部孔隙结构发达，比表面积大、吸附能力强的一类微晶质碳素材料，是一种常用的吸附剂、催化剂或催化剂载体。为了统一标准，使生产可控制化，在活性炭行业中通常用吸附值来判断活性炭的好坏，也就是说吸附值越高，活性炭的吸附能力就越强。 活性炭的比表面积检测目前国内外统一采用氮吸附多点BET法，以BET测试方法为基础，并制定出国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积。不过活性炭对氮气的吸附、脱附过程是不可逆的，所以数据只有采用吸附等温曲线检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做脱附等温曲线的检测，而且耗费时间长，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，精微高博生产的JW-BK型静态比表面积分析仪是真正能够实现吸附过程分析功能的仪器（兼备直接对比法，BET法等多种方法），同时可以测试出活性炭的比表面积和孔径，而且可以同时进行1-2个测试样品，还可同时进行3个样品的真空加热预处理，更重要的是JW-BK型静态比表面积分析仪是国内同类产品唯一获得高科技新产品证书的仪器，是完全自动化智能化的比表面积与孔径分析检测设备，其测试结果与国际一致性很高，稳定性高，提高测试结果精确性。

连续动态氮吸附法是在气相色谱原理的基础上发展而成的。它是以氮气为吸附气，以氦气或氢气为载气,两种气体按一定比例混合，使氮气达到指定的相对压力，流经粉体材料样品管。当样品管置于液氮（－196℃）环境下时，粉体材料对混合气中的氮气发生物理吸附，而载气不被吸附，造成混合气体中氮气相对压力变化，这时在色谱工作站（气体传感器系统）即出现吸附峰。吸附饱和后让粉体样品重新回到室温，被吸附的氮气就会脱附出来，在工作站上形成与吸附峰相反的脱附峰。吸附峰或脱附峰的面积大小正比于样品表面吸附的氮气量的多少，通过测定一系列氮气分压P/P0下样品吸附氮气量可绘制出氮等温吸附或脱附曲线，从而求得样品的比表面积或孔径分布。动态氮吸附法与静态法相比，测试系统在常压下工作，无需抽真空，测试操作简单快捷，可避免因真空系统漏气等带来的误差。

北京精微高博科技有限公司最新研发了静态法比表面积及孔径分布测试仪，这是与国际接轨的测试比表面积及孔径分布的最先进仪器，填补了国内静态比表面仪的空白。2009年7月，本公司JW-BK型孔隙率分析测定仪经中国计量院检测，测试数据无疑证明了仪器测试精度高，重现性好，是一款中国目前最先进的测孔设备。在活性炭等类似催化剂，吸附剂测试过程中有一些问题需要注意。

　直接对比法，是选择已知比表面积的标准样品（经权威计量机构标定），并联到与被测样品完全相同的测试气路中，与被测样品一起先后进行吸脱附过程。在相同的吸附和脱附条件下， 被测样品和标准样品的表面积正比于其峰面积大小，通过测定两者脱附峰面积的大小即可计算出被测样品比表面积。无需实际标定氮气吸附量体积和进行复杂的理论计算即可获得结果，缺点是当标样和被测样品的表面吸附特性相差很大时，如吸附层数不同，测试结果误差会较大。该方法在国内碳黑行业使用较普遍，国外未见采用，由于BET法具有更可靠的理论依据，目前国内外普遍认可BET法比表面积测定。

做比表面实验时，偶尔会出现BET曲线的斜率为负值，特别是测试那些比表面偏大的、特小的，最容易出现BET曲线的斜率变为负值的现象。从而造成表征吸附能力的参数也变成负值。我们知道吸附能力（也就是CC）是大于0的。动态BET法易造成BET曲线斜率为负有些许原因。

动态BET比表面测试结果受到许多因素的影响。具体来说和样品预处理时间、处理温度、真空度、称样量多少、样品的自身吸附特性、仪器的类型等因素有关。

活性炭的比表面积检测目前国内外统一采用氮吸附多点BET法，以BET测试方法为基础，并制定出国家标准（GB/T 19587-2004）-气体吸附BET原理测定固态物质比表面积。不过活性炭对氮气的吸附、脱附过程是不可逆的，所以数据只有采用吸附等温曲线检测出来的结果才是真实可靠的，国内目前有很多仪器只能做脱附等温曲线的检测，而且耗费时间长，由于样品吸附能力的不同，有些样品的测试可能需要耗费一整天的时间，精微高博生产的JW-BK型静态比表面积分析仪是真正能够实现吸附过程分析功能的仪器（兼备直接对比法，BET法等多种方法），同时可以测试出活性炭的比表面积和孔径，而且可以同时进行1-2个测试样品，还可同时进行3个样品的真空加热预处理，更重要的是JW-BK比表面积分析仪是国内同类产品唯一获得高科技新产品证书的仪器，是完全自动化智能化的比表面积与孔径分析检测设备，可取代国外产品，稳定性高，提高测试结果精确性。

微纳米材料的表面特性通常用两个指标来表征，一个是比表面积，另一个是孔径分布。对于微纳米材料而言，其颗粒尺寸本来很小，加上形状千差万别，比表面及孔尺寸不可能直接测量，必须借助于更小尺度的“量具”，氮吸附法就是借助于氮分子作为一个量具或标尺，来度量粉体的表面积以及表面的孔容积，这是一个很有前景的科学方法。

微纳米材料的表面特性通常用两个指标来表征，一个是比表面：单位质量粉体的总表面积，另一个是孔径分布：粉体表面孔体积随孔尺寸的变化；微纳米材料的表面特性比尺寸特性（粒度分布）更为重要，因为材料的许多功能直接取决于表面原子的特性，例如催化功能、吸附功能、吸波功能、抗腐蚀功能、烧结功能、补强功能等等。粉体材料的表面积与其颗粒尺寸有直接的关系，但是颗粒尺寸大小并不能代表表面特性，颗粒越小，比表面积越大，颗粒的形状偏离球形越远，比表面越大，颗粒表面越不光滑，比表面越大，颗粒表面如果还具有孔洞，比表面更大。仅仅是一克粉体把他们的表面积展开，可以达到几十、几百甚至上千平方米，十分令人惊奇。有些非常重要的粉体材料刻意要做成多孔形态，例如，分子筛、催化剂、吸附剂，而且他们的特性与其孔的大小、形态、分布直接相关，对他们而言，孔径分布是一个极为重要的特性指标，总之比表面及孔径分布是两个具有非常深刻含义的特性指标，由于他们不像粒度那样容易理解，产业界对他们的认识也比对粒度分布来的迟缓，随着科技的发展，这种状况正在迅速扭转。对于微纳米材料而言，其颗粒尺寸本来很小，加上形状千差万别，比表面及孔尺寸不可能直接测量，必须借助于更小尺度的“量具”，氮吸附法就是借助于氮分子作为一个量具或标尺，来度量粉体的表面积以及表面的孔容积，这是一个很巧妙、很科学的方法。 静态容量法测量氮吸附量与动态法不同，他是在一个密闭的系统中，改变粉体样品表面的氮气压力，从0逐步变化到接近1个大气压，用高精度压力传感器测出样品吸附前后压力的变化，再根据气体状态方程计算出气体的吸附量或脱附量。 测出了氮吸附量后，根据氮吸附理论计算公式，便可求出BET比表面及孔径分布。静态容量法测试技术的关键因素主要有压力传感器的精度、死容积测量精度、真空密封性、试样温度和冷却剂液面的变化、样品室温度场的校正等。欧美等发达国家基本上均采用静态容量法氮吸附仪，我国每年的进口量也不少，但由于价格昂贵，在我国的应用受到限制，近来北京精微高博科学技术有限公司已研制成功具有我国自主知识产权的JW-系列静态氮吸附仪，代替进口已成必然趋势。

当试样放在氮气体系中时，在低温下，物质表面将发生物理吸附。当吸附达到平衡时，测量平衡吸附压力和物质表面吸附的氮气体积，根据BET方程式（1），计算试样单分子层吸附体积V m ，从而求出试样的比表面积……

温石棉比表面积测定方法是通过BET比表面测试的方法完成分子的比表面积测试，温石棉比表面积测定是根据定量空气透过空隙度一定的试样层所需时间来测定试样的比表面积。试样层中空隙数量和大小是试样纤维尺寸的函数，它决定空气透过试样层所受阻力。试样比表面积越大，试样层中孔隙越细、越多、通过的空气所受阻力越大，透气时间越长……