試驗七MI分子篩的合成及BET容量法測定固體的比表面

1、百度文庫好好學習.天天向上-1實驗七MFI分子篩的合成及BET容量法測定固體的比表面一實驗目的1、 熟悉常規(guī)分子篩的合成方法2、 熟悉常規(guī)分子篩的表征方法之比表而的測左3、 熟悉和掌握 F-Sorb 3400 比表而積及孔徑分析儀和樣品處理機的使用方法4、 了解 BET 多層吸附理論在測定比表而中的應(yīng)用二實驗內(nèi)容MFI 分子篩的合成和比表而測立三、比表面的測定原理BET 法測左比表而是以氮氣為吸附質(zhì)，以氨氣或氫氣作載氣，兩種氣體按一立比例混 合，達到指泄的相對壓力，然后流過固體物質(zhì)。當樣品管放入液氮保溫時，樣品即對混合 氣體中的氮氣發(fā)生物理吸附，而載氣則不被吸附。這時屏幕上即岀現(xiàn)吸附峰。當液氮

2、被取 走時，樣品管重新處于室溫，吸附氮氣就脫附岀來，在屏幕上出現(xiàn)脫附峰。最后在混合氣 中注入已知體積的純氮，得到一個校正峰。根據(jù)校正峰和脫附峰的峰而積，即可算岀在該 相對壓力下樣品的吸附量。改變氮氣和載氣的混合比， 可以測出幾個氮的相對壓力下的吸 附量， 從而可根據(jù) BET 公式計算比表而。BET 公式：P_1, (C-l)p式中，P一一氮氣分壓，(Pa)Po吸附溫度下液氮的飽和蒸氣壓，(Pa)V,樣品上形成單分子層需要的氣體量，(mL)V一被吸附氣體的總體積，(mL)C與吸附有關(guān)的常數(shù)。以一對丄作圖可得一直線，英斜率為匕二v(內(nèi)-)幾匕 c斜率+截距若已知每個被吸附分子的截而積，可求岀被測樣

3、品的比表面，即:匕【Vi九x iQ-is2240W式中，S&被測樣品的比表而，m2/gNA阿佛加得羅常數(shù)，仏一一被吸附氣體分子的截而積，(nm) 2(9-1),截距為總，由此可肅(9-2)(9-3)百度文庫好好學習.天天向上-2w被測樣品質(zhì)量，g；BET 公式的適用范圍為：p/po=、這是因為比壓小于時，壓力大小建立不起多分子層 吸附的平衡，甚至連單分子層物理吸附也還未完全形成。在比壓大于時，由于毛細管凝聚 變得顯著起來，因而破壞了吸附平衡。四、MFI 分子篩的合成1.分子篩概述分子篩是一類具有選擇性吸附性質(zhì)的材料，分子篩的孔徑與一般分子大小相當，可以 起到篩分流體分子的作用，故稱之為

4、分子篩。MFI分子篩是分子表達式為（iNayHQNl （AlnSi%.nOI92） -MFI）.件架由硅（鋁）氧四而體通過公用頂點氧橋形成的一類分子篩如下圖:MFI分子篩廣泛應(yīng)用于石汕化工、煤化工與精細化工等催化領(lǐng)域。2.MFI 分子篩的合成用四丙基浪化錢 （TPABr） 作為模板劑， 以硅酸鈉作為硅源， 按照以下配比 Na2O:SiO2： 295H2O（摩爾比），先進行膠態(tài)晶種的制備，再制備 MFI 分子篩。在上述摩爾配比下計算出的原料及模板劑用量見表 1 表 1原料及換算值試劑分子式分子量用量(mol)用量g）備注硅酸鈉Na2SiO5 9H：0三氧化二鋁A12O3模板劑四丙基溟化懺 TPA

5、Br水H2O1829553 ml其它 NazO62SiO2實驗步驟:將 53 ml 水中加入 2.84 g 硅酸鈉和 1.5 g TPABr,攪拌均勻，緩慢加入 1.02 g 三氧化二鋁, 調(diào)肖PH11;再磁力攪拌 lh,將物料置于有 PTFE襯里的不銹鋼釜中，180C 烘箱加熱晶化 4872h；之后用去離子水洗直至中性，真空抽濾，105C 干燥 3h：研磨產(chǎn)物，用 BT-2003 激光粒度分布儀測試粒度分布。五樣品處理機的使用方法1 樣品處理機結(jié)構(gòu)圖百度文庫好好學習.天天向上-31. 進氣口（背面）2.進氣口旋鈕 3.出氣口旋鈕 4. 1號加熱包電源開關(guān) 5.出氣口（背 而）6真空表7.電源

6、總開關(guān)& 2號加熱包電源開關(guān) 9真空泵 10.2 號加熱包溫控表 11.1 號加熱包溫控表 12.2 號加熱包 13.1 號加熱包 14.樣品管接頭（塑料管）2. 使用步驟及注意事項裝樣品管將塑料管套在樣品管上，然后放在加熱包中，用夾子將加熱包口夾住。兩個加熱包分 別可以不同溫度同時處理，同時抽真空。注意：不用的一路須接一樣品管，否則漏氣。加熱首先打開電源總開關(guān)。苴次打開要加熱的一路對應(yīng)的開關(guān)。最后進行溫度設(shè)宜，具體 操作見附錄。抽真空首先將進氣口和出氣口的旋鈕擰緊（順時針）。英次打開真空泵，逐漸擰開出氣口旋 鈕（逆時針），一怎要慢，防止樣品被吹走，此時真空表指針會慢慢地上升，上升不能

7、太 快，一直擰到壓力不再下降為止。如果要通保護氣體，之前要將氣源接在進氣口，真空表壓力停止下降時，逐漸打開進 氣閥，方法和打開出氣閥一樣。如果不通保護氣體，進氣閥不可以打開。注意：擰開出氣口或者進氣口旋鈕時一泄要慢，速率可以通過真空表指針的上升或者下降 觀察。停止加熱樣品處理結(jié)束時，先停止加熱，讓樣品冷卻至常溫。此時先不要關(guān)閉真空泵。如果通 保護氣體，保護氣體也不能關(guān)閉。停止抽真空待樣品冷卻到常溫時，先將出氣口和進氣口旋鈕擰緊，然后關(guān)閉真空泵，待真空表指 針恢復到“0”時再取下樣品管。取出樣品管取出的樣品若還沒冷卻至常溫，應(yīng)該移入干燥器中冷卻，然后再稱量重量。六 F-Sorb 3400 比表面

8、積及孔徑分析儀的使用方法1.實驗條件（儀器和試劑）F-Sorb 3400型比表而和孔徑測泄儀 1套（含微機與打?。?；氮氣瓶 1個；氮氣瓶 1 個; 液氮罐（6L） 1 個：分析天平 1臺；a氧化鋁（色譜純）：實驗流程圖采用 F-Sorb 3400型比表而測和孔徑左儀，用 BET 法測左比表而。流程如下圖所示。百度文庫好好學習.天天向上-4圖 91 BET 法測比表血流程圖1 減斥閥：2-穩(wěn)壓閥；3流址計：4混合器：5冷阱：6恒溫管：7熱導池:8油浴箱：9八通閥:10-定體枳管:11-樣品吸附管:12-皂末流速記。2 儀器結(jié)構(gòu)與軟件設(shè)置測試主機一共 4 路，下圖是關(guān)于測試管路與軟件設(shè)置之間的對應(yīng)

9、關(guān)系圖。3 實驗步驟 樣品處理 樣品管稱量裝樣前首先稱量樣品管質(zhì)量，注意檢查樣品管是否干凈，是否損壞。裝樣品用配套的漏斗裝樣品，樣品必須裝入樣品管底部的粗管中。如果樣品顆粒較大，可以 不用漏斗，不可將樣品粘在樣品管兩端細管的管壁上，否則對吸附有影響。稱量樣品的質(zhì)11百度文庫好好學習.天天向上-5量根據(jù)實際比表面積確左，大比表面積稱少量，小比表而積可盡量多稱，但樣品的體枳不 能超過樣品管容積的 2/3。樣品烘干溫度要求：一般樣品最低烘干溫度為 105 度，這時樣品中的水分子才能沸騰。 如果不能確左烘干溫度，可根據(jù)樣品的耐溫程度確左，測比表而積一般在 150 度左右。真空度要求：測比表而積一般不用

10、抽真空，孔多時，建議抽真空；測量孔徑 分布時，都要抽真空。樣品處理不能用鼓風干燥箱鼓風。處理時間：3小時左右，可根據(jù)實際調(diào)節(jié)。樣品稱量樣品烘干后從烘箱中取出迅速移入干燥器中冷卻至常溫，然后再稱量樣品和管的總質(zhì) 量，最后計算出樣品的實際質(zhì)量，即樣品質(zhì)雖=樣品和樣品管總質(zhì)量一樣品管質(zhì)量（單位：亳克）3.2 測試前準備安裝樣品管將處理好的樣品裝入測試儀器，注意樣品管接頭是金屬材質(zhì)，不要將管子磕破。注意：4 路中不測的一路必須接一樣品管；通氣主機通電前首先通氣，將兩路氣體壓力分別調(diào)巧在，通氣時間最少 5 分鐘，儀器長期 不用則通氣時間長一些，以免熱導池損壞。熱導池預熱通氣一段時間后，再調(diào)節(jié)氣壓值至（開

11、始氣壓會有所下降，須多次調(diào)節(jié)），點擊熱導 池預熱”（圖 1）,系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)流量到一泄值，熱導池通電預熱，預熱需要 30分鐘左右。3. 3 實驗參數(shù)設(shè)置熱導池預熱過程中可以進行實驗參數(shù)設(shè)宜，點擊實驗設(shè)置”（圖 1）,岀現(xiàn)一個參數(shù)設(shè) 置界面，以下對 BET 測試方法參數(shù)設(shè)置進行詳細介紹。BET 法測試圖 2為 BET測試參數(shù)設(shè)置界而，BET 測試 P/P。在一之間選 3-5個點，軟件中已經(jīng)在此 范囤平均選了 7 個點，只需在要測的點前打勾即可，BET 法測試最少選 3個點。若選一個點 或兩個點，得出的結(jié)果只是單點 BET 結(jié)果。龍量管體積已經(jīng)提前效準，不能改動，自己也 可以用標準樣品重新校準。測炭

12、黑比表而積時，如果還要測其外比表面積，須在炭黑前打I殖曹詢IV出ih實驗設(shè)置按鈕熱導池預熱按鈕百度文庫好好學習.天天向上-6勾， 否則沒有所要的數(shù)據(jù)。 不測的一路除接一空管外， 在實驗設(shè)置中必須將該路樣品質(zhì)量寫為“0”。注意：多點 BET 測試最少選 3個點，單點 BET 只需選一個點（或點）：軟件中的樣品名稱和質(zhì)量設(shè)置要與測試管路中被測樣品一一對應(yīng)；4.樣品測試先觀察氣壓表是否顯示在，試驗設(shè)置是否準確無誤.點擊“開始測試”（圖 3）。系統(tǒng)自動進行一次復位操作，檢査一切是否正常，然后系統(tǒng)提示是否進行實驗，點“是”圖 3測試過程中，軟件設(shè)置內(nèi)容無法改動，設(shè)苣圖標顯灰色，如果中間要停止實驗，先點

13、擊“結(jié)束實驗”（圖 4）,待程序結(jié)朿后，此時設(shè)置圖標變亮，再關(guān)閉軟件窗口，程序未結(jié)束 時不可強制關(guān)閉窗口，以免數(shù)據(jù)丟失。測試過程中，可以通過改變圖 5 坐標軸大小調(diào)整曲 線的顯示比例。注意：整個測試過程中氣壓即使有稍微的波動也不可調(diào)廿；不可強制關(guān)閉程序:曲線設(shè)置LW不測的一路必須裝一空樣品管，參數(shù)設(shè)置中對應(yīng)的這一路樣品質(zhì)量寫為是“0圖 2則自動調(diào)肖流量開始測試x 袖聶大坐標（分鐘）:困丫袖量大坐標（V）：|ioT 卜百度文庫好好學習.天天向上-7實驗結(jié)束后，先關(guān)掉主機電源，過幾分鐘再關(guān)閉氣源百度文庫好好學習.天天向上-8試樣I嗟面 I氣傳吸卩i4218 2.4582T6 4.7987氣體流呈載

14、氣|He jJ總流星吸陽氣體流星數(shù)據(jù)完成丨是舌計算OSCOo Oo Oo OO.O.報告日期2008年4月3日V開始的間|20C8-04-03 17:42:07結(jié)束的間|20C6-04-03 18:18:2723.8C021.0CO17. SCO14.OCO10.5C07 0004. 20046.20049.00052.50056.00C5.數(shù)據(jù)分析BET 結(jié)果舉例圖 6是 BET測試脫附曲線.左一是泄量管脫附曲線，其余從左往右依次是第一路到第 四路樣品的脫附穌。根據(jù)實際情況可以對得到的數(shù)據(jù)進行篩選，通過改變坐標軸范用（圖 5）來調(diào)節(jié)曲線的顯示比例（圖 6）,以此來觀察樣品的脫吸附情況。通過觀

15、察 BET 曲線的線性擬合度判斷每個 P/P。點的測試情況，可以將離曲線遠的點去 掉，以達到更好的擬合。點擊圖 7 中的“實驗設(shè)置”，在圖 8 中是否 il算下選擇要參與計算 的數(shù)據(jù).雙擊“是”（否）就會變成“否”（是），選擇之后點“確宦 S 然后點擊圖 7中的 “重新計算S 軟件就會自動訃算得出結(jié)果。圖 9是 BET 法測試得到的曲線圖以及相關(guān)數(shù)據(jù)。重新計算59.50063.00065.800選擇參與汁算的數(shù)據(jù)圖 8增加 I百度文庫好好學習.天天向上-9P/FO實際吸附呈V (ml(FF0F(W(1 F/P0)單點日ET比表面枳0.2527494.7987430.C08035138 9919960.20135844733720.CO6446136.2919630.14986741152700.004883133.5577390.C8978036233250.CO3469124475541斜率截距單層泡和吸咐啟Wn(mlj吸附諭C0.0297590D0047433.07659263.818677谿生擬合度比轟面積(於伽姦衆(zhòng)外比轟面積Langmuir比轟面積0.99967914