技術(shù)指導(dǎo)丨為Micromeritics物理吸附儀配備氪氣并進(jìn)行測試

氮?dú)庠谝旱獪囟认碌臏y試是常見的進(jìn)行材料比表面積測試的方法之一,但是對于低比表樣品,例如樣品比表面積小于 1m2/g,如果仍然使用氮?dú)庾鳛槲劫|(zhì),由于吸附量很小,能夠吸附的氮?dú)饪偭烤蜁浅I佟R虼耍@樣在BET所需的相對壓力范圍內(nèi),絕對吸附量會小到與儀器本身的“死體積"誤差、溫度波動引起的壓力變化處于同一數(shù)量級甚至更小,這導(dǎo)致信噪比極低,測量結(jié)果不準(zhǔn)確、不可靠。
在這種情況下,我們就可以選擇氪氣作為吸附質(zhì)。在液氮溫度下,氪氣的飽和蒸汽壓p0大約為2.6mmHg,因此氪氣的相對壓力p/p0可以輕松達(dá)到0.05左右。由于氪氣的飽和蒸氣壓很低,儀器壓力傳感器在測量吸附/脫附引起的微小壓力變化時(shí),這個變化量占總壓力(p)和飽和蒸汽壓(p0)的比例被“放大"了,從而大大提高了測量的靈敏度和信噪比。


* Micromeritics 物理吸附類產(chǎn)品
氪氣吸附通過利用其在液氮溫度下飽和蒸汽壓極低的特性,使得測量低比表面積樣品時(shí),能夠在安全易得的實(shí)驗(yàn)條件下,于較低的絕對壓力范圍內(nèi)獲得顯著且可精確測量的吸附信號,從而解決了氮?dú)馕叫旁氡冗^低、無法準(zhǔn)確測量的問題。
下面以氪氣版Tristar II Plus為例,演示安裝氪氣時(shí)的注意事項(xiàng)以及進(jìn)行氪氣測試的過程。
準(zhǔn)備階段
進(jìn)行氪氣吸附,需要準(zhǔn)備氪氣氣瓶(要求氪氣純度達(dá)到99.999%)、不銹鋼減壓閥(二級減壓表量程在0-0.6 MPa 左右、減壓閥出口為1/8 in接口)、Micromeritics的原裝銅管線(保證管線潔凈度),以及一些工具,包括:扳手、無水乙醇、無塵紙、檢漏液等,并打開實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)裝置。
氪氣的飽和蒸汽壓很低,氣路中存在的雜質(zhì)會影響氪氣的純度進(jìn)而影響飽和蒸汽壓,在安裝氣瓶過程中需要嚴(yán)格把控管路潔凈度。首先用無水乙醇清洗氪氣瓶出口,并吹干(可用壓縮空氣)。
安裝減壓閥和管線
將減壓閥安裝在氪氣瓶出口,先手動擰緊連接螺母再用扳手固定。
將銅管線連接在減壓閥出口,應(yīng)先將管線插入接頭,用手指擰緊螺母卡套,再用小扳手加固四分之三圈。
打開氪氣鋼瓶總閥,順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)壓旋鈕并調(diào)壓至0.1MPa吹掃管線10-20秒(如管線污染物較多可增加吹掃次數(shù)或時(shí)間,注意通風(fēng)),吹掃之后關(guān)閉調(diào)壓旋鈕。
將管線出口連接到儀器進(jìn)口,手指擰緊螺母,再用小扳手加固1/2圈。順時(shí)針旋轉(zhuǎn)調(diào)壓旋鈕并調(diào)壓至0.1MPa。檢漏正常后關(guān)閉氪氣瓶總閥。
軟件設(shè)置
打開儀器軟件氣體定義界面(Unit Configuration),設(shè)置對應(yīng)入口為“Kr",打開儀器流程圖(Show Instrument Schematic),并進(jìn)入手動模式(Enable Manual Control),依次打開10、6號閥門,打開氪氣進(jìn)氣閥。抽管線到真空,保持6小時(shí)以上(注意確保氪氣氣瓶總閥關(guān)閉)。抽真空結(jié)束后,依次關(guān)閉氪氣進(jìn)氣閥、6、10號閥門,退出手動模式。
測試標(biāo)準(zhǔn)樣品
可參照“如何進(jìn)行氪氣比表面積分析"視頻,測試標(biāo)準(zhǔn)樣品Alumina,確認(rèn)結(jié)果通過后即可進(jìn)行其他樣品的測試實(shí)驗(yàn)。
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