固体表面へのガス分子の物理吸着現象をモデル化、数式化した理論として、BET理論が知られています。この理論に基づき、粉末固体表面へのガス分子の物理吸着量を測定することにより、粉末の比表面積を算出することが可能となります。
BET理論について
固体表面にガス分子が物理吸着する現象のモデルを図1に示します。圧力の上昇に伴い、ガスの吸着量は多くなりますが、同時に2層目、3層目へと多分子層吸着が起こることを想定しています。
このモデルにおいて、相対圧、吸着量の関係を数式で示したものが式1になります。
モデル、理論の提唱者であるBrunauer、Emmett、Tellerの頭文字からBET理論と命名されています。
相対圧P/P0とP/V(P0 －P) をプロットし、CやVmの値を求めます。この際、定数C値が正の値となるよう、計算に使用するP/P0の範囲を決めます。得られたVmの値を用いて固体表面の比表面積SBETを式2によって、求めることができます。
合成ゼオライトのBETプロット及び比表面積の算出
図2に合成ゼオライトのBETプロットを示します。相対圧0～0.05の範囲で、BET式から各パラメーターは、以下のように算出されました。
Vm = 215.48 cm3/g
C = 2.2138 E+04
この結果を基に、合成ゼオライトの比表面積は、938 m2/g と算出されました。
使用装置
マイクロトラック・ベル製
BELSORP MAX 2
吸着ガス: N2
その他のアプリケーションについて
今回紹介したゼオライト以外に、触媒や活性炭などの比表面積の測定にも使用できます。また、細孔分布を分析することも可能です。
測定は協力会社での実施となります。