如何利用氣體吸附原理分析比表面？

固體多孔材料的單位重量的表面積（即比表面積）是重要的物理參數。真實表面包括不規則的

表面和孔的內部表面。它們的面積無法從顆粒大小的信息中計算出來，但卻可以通過在原子水平上

吸附某種不活動的或惰性氣體來確定。氣體的吸附量，不僅僅是暴露表面總量的函數，還是   (i) 溫

度，(ii) 氣體壓力，以及 (iii) 氣體和固體之間發生反應強度的函數。因為多數氣體和固體之間相互

作用微弱，為使其發生相當的吸附，使其吸附量足以覆蓋整個表面，必須將表面充分冷卻到氣體的

沸點溫度。隨著氣體壓力的提高，表面吸附量會以一種非線型方式增加。但是，當氣體以一個原子

厚度全部覆蓋表面后（單分子層氣體），對冷氣體的吸附并沒有停止！隨著相對壓力的提高，超量

的氣體被吸附從而構成“多分子層”，進而可能進一步液化而填滿整個孔道。

為了達到上述目的，首先要把樣品進行真空脫氣，對樣品表面進行清潔；如果用氮氣作為分子

探針（尺子），需要隨后將樣品連同樣品管稱重后放入液氮中（-273℃），有控制地通入已由壓力

傳感器計量的氮氣，記錄樣品的吸附量。該過程相當復雜和漫長。在取得不同壓力下樣品飽和吸附

量的數據后，再通過由樣品性質決定的經驗公式(模型)計算出所需要的結果。

打一個不*恰當的比方：要測量一間屋子的面積，但是除了有許多籃球并沒有合適的尺子，

而籃球的直徑和截面積是已知的。于是，在測量屋子的面積之前，首先要將屋子中放置的家具搬出

去，然后往屋里扔籃球，扔進來的數目是可以控制并計算出來的，等籃球鋪滿了屋子，我們將籃球

的截面積乘以扔進來的籃球數就能估算出該房間的面積。同理，接著扔籃球，直至這個房間都被籃

球充滿直到房頂，我們就能推斷出這個房間的空間大小。物理吸附儀就是為了實現這整個過程而設

計的。