GBT11847-2008二氧化铀粉末比表面积测定BET容量法.pdf 9页

'ICS27．120．30F46a雷中华人民共和国国家标准GB／T11847—2008代替GB／T11847--1989氧化铀粉末比表面积测定BET容量法DeterminationofspecificsurfaceareaofuraniumdioxidepowderbyBETcapacitymethod2008—06—19发布2009—04—01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局学寿中国国家标准化管理委员会厘111 刖罱GB／T11847—2008本标准代替GB／T11847--1989《__--氧化铀粉末比表面积测定多点BET法》。本标准与GB／T11847一1989相比，主要变化如下：——增加单点BET法，包括单点BET法的原理、测试步骤、结果计算和方法精密度——设备和材料中增加了材料，液氧温度计改为液氮温度计；——试样取量和除气真空度范围进行了调整；——仪器常数的标定作为规范性附录A；——汞密度表及饱和蒸汽压表作为资料性附录B；——原附录A中仪器组装注意事项作为仪器技术参数。本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由中国核工业集团公司提出。本标准由全国核能标准化技术委员会归口。本标准起草单位：中核建中核燃料元件有限公司。本标准主要起草人：张希祥、秦志平、尤亚飞、陈琳。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：一一GB／T11847—1989． 二氧化铀粉末比表面积测定BET容量法GB／T11847—20081范围本标准规定了BET容量法(单点、多点)测定二氧化铀粉末比表面积的方法。本标准适用于二氧化铀粉末比表面积的测定，测量范围为：(1～40)m2／g。其他粉末或多孔性物质比表面积的测定可参照使用。2方法原理2．1基本原理放在气体体系中的样品，物质颗粒外部和内部通孔的表面在低温下将发生物理吸附。让已知量的吸附气体进入样品室中，样品吸附了气体，并因此使有限的不变容积中的气压降低，直到吸附达到平衡为止。样品吸附的气体量等于进入量管中的总气体量和吸附平衡后量管中及样品泡中剩余的气体量之差，这个量可以由气体状态方程确定。当吸附气体相对压力P：／p。在0．05～o．35范围时，有基于多层吸附原理的BET公式，见式(1)：志一击+锗·iPzV(pCVCV⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(1)o一声2)。。。丸、‘’式中：P：——吸附平衡时氮气压力，单位为帕(Pa)5y——多：／p。为0．os～o，35时的吸附总量，单位为毫升(mL)；P。——吸附温度下氮气的饱和蒸汽压，单位为帕(Pa)；C——与吸附热有关的常数；v-卅——单分子层饱和吸附量，单位为毫升(mL)。经测量，根据式(1)计算试样单分子层饱和吸附量，从而计算出试样的比表面积。2．2多点法2．2．1吸附总量(y)的计算。吸附总量(V)的计算见式(2)：y一蒜103210×(学T一訾-／一半T)．1×5＼12，式中：户。——吸附之前氨气压力，单位为帕(Pa)；Vz——图1中A、B、9、C至0之间的体积，单位为毫升(mL)；T1——p，时室温，单位为开(K)；v：——图1中H、A、B、9、C至0之间的体积，单位为毫升(mL)；T2——吸附平衡时的温度，单位为开(K)；a——氮气在液氮温度下不理想行为的修正系数；n——样品瓶磨口H以下除样品以外的体积，单位为毫升(mL)；L——液氮温度，单位为开(K)。(2) GB／T11847--20082．2．2作BET图，求n⋯以Pz／V(P。一P。)为纵坐标，p：／‰为横坐标作线性拟合，则该直线的截距B一1／CV。，斜率A一(C一1)／Cv卅，根据式(3)计算由多点测量导出的单分子层饱和吸附量(V。．。)：V⋯2—A—-：-一B(3)式中：y⋯一由多点测量导出的单分子层饱和吸附量，单位为毫升(mL)。2．2．3比表面积(s)的计算。根据每个被吸附分子在吸附剂表面上所占有的面积，按式(4)算出试样所具有的质量比表面积。s一警×u．。×去⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(4)式中：s一试样比表面积，单位为平方米每克(m2／g)；Ⅳ。——阿佛加德罗常数，通常取6．022×10”；A。——氮气分子在77K温度下的横断面积，通常为16．2×10J201332；V——标准状态下1tool气体的体积，通常为22414mL；m——试样质量，单位为克(g)。2．3单点法2．3．1根据式(2)计算吸附总量(V)。2．3．2一般情况下，C值较大，则式(1)可以简化，实测时只需测量一组数据就可计算出单分子层饱和吸附量，即单点BET法。采用单点BET法时，控制其相对压力丸／丸在0．2～o．3内。根据BET简化公式计算由单点测量导出的单分子层饱和吸附量(V-m．。)：‰一譬×V(5)式中：y⋯——由单点测量导出的单分子层饱和吸附量，单位为毫升(mL)。2．3．3根据式(6)计算比表面积(s)。s一等׉×去⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(6)3设备和材料3．1BET比表面积测定仪(见图1)。仪器总体积一般为(150～180)mL，仪器泡群体积为总体积的65％～75％，样品瓶体积为总体积的6％～8％。3．2液氮温度计。3．3分析天平，分度值0．1mg。3．4热偶真空计，分度值1Pa。3．5杜瓦瓶。3．6样品瓶。3．7加热电炉。3．8机械真空泵，极限压力为o．01Pa。3．g氮气(99．99％)。3．10液氮。2 1～9——泡体积标记线；10、13——进气旋塞；11、14——抽气旋塞；1z、15——充汞旋塞；16——故空旋塞；17、c——控制旋塞；18——进氮旋塞；19——接热偶真空计；20、21——样品瓶；22——泡群体；23、24——储汞瓶；25——u型压力计；26——接机械真空泵；0——零点位置；o7——充汞指定位置；A、B——样品瓶抽空旋塞AH、BH——毛细管段，4分析步骤图1BET比表面积测定仪4．1仪器常数仪器常数的测定见附录A。4．2多点法测试步骤4，2．1将(1～3)g试样装入样品瓶中，连接于仪器上，启动真空泵。GB／T11847--20083 GB／T11847--20084．2．2在样品瓶上套上加热电炉，加热温度为(200～250)℃，在真空条件下除气，当真空度达到(1～5)Pa时，停止加热，冷却至室温。4．2．3用液氮温度计测量液氮温度t，查表B．1得P。。4．2．4将汞面升至指定标记线9和o’位置。4．2．5关闭旋塞A、B、17，开旋塞18引氮气经旋塞C进人体积V，内，当压力计汞面到0位置时，关旋塞C，读出氮气的初始压力P，，记录温度T。。4．2．6打开样品瓶上旋塞(A或B)，同时将样品瓶浸泡在液氮浴中，液氮保持在样品瓶H位置。4．2．7样品在液氮温度下吸附平衡后，开旋塞15，将超出压力计0位的汞放下至0位，关上旋塞15，读出氮气的平衡压力P：，记录T2。4．2．8控制P。／P。在0．05～o．35范围内，改变体积n，按4．2．7操作，测定3～5个点，记录各平衡点的压力P。，及对应点温度孔。4．2．9测量完成后，关闭样品瓶上旋塞(A或B)，取下液氮浴，抽去仪器内剩余氮气，汞放回原处，仪器恢复正常，停泵。取下样品瓶清理干净，称试样质量m，精确到0．1mg。4．3单点法测试步骤4．3．1控制P。／P。在0．2～o．3范围内，按4．2．1～4．2．7进行操作，记录P，、T，、Pz、7"2。4．3．2测量完成后，关闭样品瓶上旋塞(A或B)．取下液氮浴，抽去仪器内剩余氮气，汞放回原处，仪器恢复正常，停泵。取下样品瓶清理干净，称试样质量m，精确到0．1mg。5分析结果计算5．1多点法5．1．1按式(2)计算吸附总量(V)。5．1．2作BET图，按式(3)求1n⋯5．1．3按式(4)计算比表面积(s)。5．2单点法5．2．1根据式(2)计算吸附总量(V)。5．2．2按式(5)计算’0．⋯5．2．3根据式(6)计算比表面积(S)。6方法精密度当二氧化铀粉末比表面积为2．55m2／g时，单点法测定二氧化铀粉末比表面积的相对标准偏差小于7．0％；当二氧化铀粉末比表面积为4．20m2／g时，多点法测定二氧化铀粉末比表面积的相对标准偏差小于4．0％。 GB／T11847--2008附录A(规范性附录)仪器常数的测定A．1用称汞法测定每个泡体积，旋塞体积A、B和毛细管体积AH、BH，样品瓶体积，准确至0．01mL。(汞密度参见表B．2)。A．2体积V。和V。的确定。v，为图1中0到A、B、C、9之间管道体积；V。一y，+旋塞A(或B)+毛细管AH(或BH)+泡体积。运用理想气体方程式，求出y。，算出Vz。A，3修正因子(a)的确定。样品瓶不放样品．抽真空至2Pa，按4．2，3～4．2．7的步骤，将测得的有关数据代人式(A．1)，得a值。a一(学一学)×矗⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯cM， GB／T11847m2008附录B(资料性附录)液氮温度与饱和蒸汽压常数和不同温度下对应的汞密度B．1液氮温度与饱和蒸汽压常数液氮温度与饱和蒸汽压常数见表B．1。表B．1pD与L关系1i}声oT；}p口KPammHgKPamittHg77．097057728．078．8118788891．077．198257737．078．9120255902．O77299590747．079．0121721913．077．3100523754．o79．1123054923．077．4101723763．o79．2124388933．077，5103056773．o79，3125721943．077．6104123781．079．4127054953．o77．7105323790．079．5128520964．077．8106389798．o79．6129987975．0779107589807．o79．7131454986．078．0108789816．079．8132920997．078．1109989825．079．91343861008．o78Z111056833080．o1357201018．078．3112389843080．113732"01030．078．4113589852．080．21386531040．o78．5114922862．080．31401191051．0786116122871．o80．41417191063．o78．7117455881．oB．2不同温度下对应的汞密度不同温度下对应的汞密度见表B．2。表B．2不同温度下对应的汞密度单位为克每立方厘米温度／O123456789℃013．595513．59．3o13．590513．588613．585613．583113．580613．577213．574713．S7221013．569813．568313．565813．563413．560913．558413．556o13．553513．551113．54862013．546113．543713．541213．538813．536313．533913．531413．529o13．526513．5241 GB／T11847—2008表B．2(续)单位为克每立方厘米温度／01234567893013．521613．519113．516713．514213．511813．509413．507o13．504513．502o13．49964013．497113．494713．492213．489813．487313．484913．482513．480o13．477613．47575013．472113．470313．467813．465413．463o13．460513．458113．455713．453213．45086013．448413．445913．443513．441113．438613．436213．433813．431413．428913．42657013．424113．421713．419213416813．414413．412o13．409513．407113．404713．40238013．399913．397113．395o13．392613．390213．387813．385413．383o13．380613．37819013．375713．373313．370913．368513．366113．3637】3．361313．3589】3．356513．354l10013．351613．3492'