Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів
For various adsorbents, especially nanoporous, there is an applicability problem of the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method using nitrogen as a probe adsorbate. Therefore, the nitrogen adsorption (a(p/p0)) isotherms in several pressure ranges of the BET method at p/p0 = 0.05–0.3, 0.06–0.22, and narr...
Збережено в:
| Дата: | 2022 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2022
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/630 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Репозитарії
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1856543936822116352 |
|---|---|
| author | Gun'ko, V. M. |
| author_facet | Gun'ko, V. M. |
| author_sort | Gun'ko, V. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2022-09-17T11:07:31Z |
| description | For various adsorbents, especially nanoporous, there is an applicability problem of the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method using nitrogen as a probe adsorbate. Therefore, the nitrogen adsorption (a(p/p0)) isotherms in several pressure ranges of the BET method at p/p0 = 0.05–0.3, 0.06–0.22, and narrower are analyzed for a large set (about 200 samples) of essentially different adsorbents such as fumed oxides (individual, binary and ternary, initial and modified), porous silicas, activated carbons and porous polymers. Graphitized carbon black ENVI–Carb composed of nonporous nanoparticles aggregated into microparticles is used as a standard adsorbent characterized by the standard area occupied by nitrogen molecule ?m(N2) = 0.162 nm2. For initial nanooxides composed of nonporous nanoparticles, the standard value of ?m = 0.162 nm2 results in the overestimation of the SBET values by ca. 10 % because of non-parallel-to-surface orientation of slightly polarized N2 molecules interacting with polar surface functionalities (e.g., various hydroxyls). For nanooxides modified by low- and high-molecular (linear, 2D and 3D polymers and proteins) compounds, the overestimation of SBET at ?m = 0.162 nm2 could reach 30 %, as well as for some activated carbons. For adsorbents possessing nanopores (at half-width x or radius R < 1 nm) and narrow mesopores (1 nm < R < 3 nm), an overlap of monolayer and multilayer sorption (giving apparent underestimation of SBET at ?m = 0.162 nm2) and non-parallel-to-surface orientation of the N2 molecules (causing ?m lower than 0.162 nm2) could lead to various location of the normalized nitrogen adsorption isotherms (in the BET range) with respect to that for ENVI–Carb. It could be characterized by positive or negative values of the BET constant cBET. Two main criteria showing the inapplicability or applicability of the BET method (with nitrogen as a probe) related to the cBET values and a course of reduced adsorption a?(1- p/p0) vs. p/p0 in the BET range could not be in agreement for adsorbents, which are not pure nanoporous, but they are in agreement for pure nanoporous or meso/macroporous adsorbents |
| first_indexed | 2025-07-22T19:34:40Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-630 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| language | English |
| last_indexed | 2025-12-17T12:08:26Z |
| publishDate | 2022 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-6302022-09-17T11:07:31Z Features of BET method application to various adsorbents Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів Gun'ko, V. M. nitrogen adsorption isotherms Brunauer-Emmett-Teller method restrictions nanooxides porous silicas carbons porous polymers ізотерми адсорбції азоту обмеження методу Брунауера-Еммета-Теллера нанооксиди пористі кремнеземи вуглеці пористі полімери For various adsorbents, especially nanoporous, there is an applicability problem of the Brunauer-Emmett-Teller (BET) method using nitrogen as a probe adsorbate. Therefore, the nitrogen adsorption (a(p/p0)) isotherms in several pressure ranges of the BET method at p/p0 = 0.05–0.3, 0.06–0.22, and narrower are analyzed for a large set (about 200 samples) of essentially different adsorbents such as fumed oxides (individual, binary and ternary, initial and modified), porous silicas, activated carbons and porous polymers. Graphitized carbon black ENVI–Carb composed of nonporous nanoparticles aggregated into microparticles is used as a standard adsorbent characterized by the standard area occupied by nitrogen molecule ?m(N2) = 0.162 nm2. For initial nanooxides composed of nonporous nanoparticles, the standard value of ?m = 0.162 nm2 results in the overestimation of the SBET values by ca. 10 % because of non-parallel-to-surface orientation of slightly polarized N2 molecules interacting with polar surface functionalities (e.g., various hydroxyls). For nanooxides modified by low- and high-molecular (linear, 2D and 3D polymers and proteins) compounds, the overestimation of SBET at ?m = 0.162 nm2 could reach 30 %, as well as for some activated carbons. For adsorbents possessing nanopores (at half-width x or radius R < 1 nm) and narrow mesopores (1 nm < R < 3 nm), an overlap of monolayer and multilayer sorption (giving apparent underestimation of SBET at ?m = 0.162 nm2) and non-parallel-to-surface orientation of the N2 molecules (causing ?m lower than 0.162 nm2) could lead to various location of the normalized nitrogen adsorption isotherms (in the BET range) with respect to that for ENVI–Carb. It could be characterized by positive or negative values of the BET constant cBET. Two main criteria showing the inapplicability or applicability of the BET method (with nitrogen as a probe) related to the cBET values and a course of reduced adsorption a?(1- p/p0) vs. p/p0 in the BET range could not be in agreement for adsorbents, which are not pure nanoporous, but they are in agreement for pure nanoporous or meso/macroporous adsorbents Існує проблема придатності методу Брунауера-Еммета-Теллера (БЕТ) з використанням азоту як адсорбату для різних адсорбентів, в особливості нанопористих. Тому ізотерми адсорбції азоту в діапазоні методу БЕТ (0.05 < p/p0 < 0.3 та 0.06 < p/p0 < 0.22) проаналізовано для великої кількості (приблизно 200 зразків) різних адсорбентів, таких, як пірогенні оксиди (індивідуальні, бінарні та потрійні, вихідні та модифіковані), пористі кремнеземи, активоване вугілля та пористі полімери. Графітизовану сажу ENVI-Carb, що складається з непористих наночастинок, щільно агрегованих у мікрочастинки, використано як стандартний адсорбент зі стандартною площею поверхні, яку займає молекула азоту ?m(N2) = 0.162 нм2. Для вихідних нанооксидів, що складаються з непористих наночастинок, величина ?m(N2) = 0.162 нм2 є завищеною, тобто SБЕТ завищена, приблизно на 10 % внаслідок орієнтації молекул азоту не паралельно поверхні при їх взаємодії з різними полярними поверхневими групами (гідроксилами). Для нанооксидів, модифікованих низько-молекулярними (силанами) та високомолекулярними (лінійними, 2D та 3D полімерами та білками) сполуками, ?m = 0.162 нм2 (та SБЕТ) може бути завищеною на величину до 30 %. Для адсорбентів, що мають нанопори (напівширина чи радіус пор R < 1 нм) чи вузькi мезопори (1 нм < R < 3 нм), перекриття процесів мономолекулярної та полімолекулярної адсорбції (що дає уявно більшу ?m) та непланарна орієнтація молекул N2 (що дає меншу величину ?m) можуть призводити до різної локалізації нормованих (поділених на SБЕТ) ізотерм адсорбції азоту (в БЕТ діапазоні) щодо розташування нормованої ізотерми для ENVI-Carb, які характеризуються різними величинами cБET. Два головних критерії непридатності чи придатності методу БЕТ (з азотом як адсорбатом) на основі величини cБET та залежності a?(1-p/p0) від p/p0 в інтервалі БЕТ можуть давати неузгоджені оцінки для адсорбентів, які не є чисто нанопористими, проте ці оцінки практично завжди узгоджені для нанопористих чи мезо/макропористих адсорбентів. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2022-08-27 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/630 10.15407/hftp13.03.249 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 13 No. 3 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 249-258 Химия, физика и технология поверхности; Том 13 № 3 (2022): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 249-258 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 13 № 3 (2022): Хімія, фізика та технологія поверхні; 249-258 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp13.03 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/630/643 Copyright (c) 2022 V. M. Gun'ko |
| spellingShingle | ізотерми адсорбції азоту обмеження методу Брунауера-Еммета-Теллера нанооксиди пористі кремнеземи вуглеці пористі полімери Gun'ko, V. M. Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів |
| title | Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів |
| title_alt | Features of BET method application to various adsorbents |
| title_full | Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів |
| title_fullStr | Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів |
| title_full_unstemmed | Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів |
| title_short | Особливості використання методу БЕТ для різних адсорбентів |
| title_sort | особливості використання методу бет для різних адсорбентів |
| topic | ізотерми адсорбції азоту обмеження методу Брунауера-Еммета-Теллера нанооксиди пористі кремнеземи вуглеці пористі полімери |
| topic_facet | nitrogen adsorption isotherms Brunauer-Emmett-Teller method restrictions nanooxides porous silicas carbons porous polymers ізотерми адсорбції азоту обмеження методу Брунауера-Еммета-Теллера нанооксиди пористі кремнеземи вуглеці пористі полімери |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/630 |
| work_keys_str_mv | AT gunkovm featuresofbetmethodapplicationtovariousadsorbents AT gunkovm osoblivostívikoristannâmetodubetdlâríznihadsorbentív |