学术干货 | “打赌”（BET）表面分析，你值得拥有

材料表面通常性质突变，反应进行的首选场所，因而在材料学的研究中绝对不容小觑。为了进行统一比较，通常要把表面这一广度量转化为比表面这一强度量来比较。纳米材料炒了如此多年仍然是学界宠儿，其区别与宏观材料最大的特点便是巨大的表面积，也正是这一特点使其可以在催化，吸附，存储，反应等各大研究领域大展拳脚。

谈到科研便离不开测试，不少同学会遇到比表面积测试和表述方面的问题，尤其是在写英文论文的时候。为此，我们特意为大家开一剂大补药——讲讲顶级期刊中BET比表面积分析测试法的描述和应用。

I “bet” thses knowledge about BET is meaningful for you

1.什么是比表面积测试？2.结合吸附等温线的BET分析？3.歪果仁的BET世界你要懂。

1.比表面积测试（BET）

BET测试理论是根据希朗诺尔、埃米特和泰勒三人提出的多分子层吸附模型，并推导出单层吸附量Vm与多层吸附量V间的关系方程。

P: 氮气分压
P0: 吸附温度下，氮气的饱和蒸汽压
V: 样品表面氮气的实际吸附量
Vm: 氮气单层饱和吸附量
C : 与样品吸附能力相关的常数

操作过程是通过实测3-5组被测样品在不同氮气分压下多层吸附量，以P/P0为X轴，P/V（P0-P）为Y轴，由BET方程做图进行线性拟合，得到直线的斜率和截距，从而求得Vm值计算出被测样品比表面积。

2.结合吸附等温线的BET分析

如上一小节中提到的，做BET分析之前，一定要先做氮气吸附等温测试，然后根据获得的压强以及吸附量的数据结合BET公式，进行分析。为此了解基本的吸附等温曲线是极其必要的。

BET方法仅适用于P/P0=0.05—0.35之间的也就是Ⅱ和Ⅳ吸附等温曲线

3.歪果仁的世界你要懂

1. Nature Communication

此文探讨了使用介孔壁自组装合成空心球共价有机框架DhaTab的方法。合成的空心球具有高的空隙率，而且由于分子间氢键的作用具有良好结晶程度和化学稳定性。有望应用于生物制药研究。

图（d）为DhaTab水洗处理前后以及酸处理前后的N2吸附等温线对比图。蓝色，香槟色以及红色分别代表处理前，水洗处理后以及酸处理后的样品。（g）图记录的则是不同合成时间样品的N2吸附等温线图。

氮气吸附等温的测试用来评估材料的孔隙率COF-DhaTab表现出典型的可逆吸附，意味着材料内部以介孔结构为主。通过BET模型计算出材料的比表面积为1,480m 2 g -1，其巨大的比表面积来源于强烈的分子内氢键的作用，在确保结构稳定的同时提升了2维层的平面化程度，这些都将帮助提升COF的结构有序性，从而增大活性表面积。DhaBad的表面积同样由BET模型计算的出其均值在447 m 2 g -1

图（d）为DhaTab在胰岛素填充前后的N2吸附等问对比图。红色为填充前的，蓝色为填充后的。
填充后的表面积严重减少（从1,480 到 400m 2 g -1）说明了，DhaTab材料的介孔结构有效的固定了胰岛素。

原文链接：Self-templated chemically stable hollow spherical covalent organic framework

2. JACS

本文通过控制几何构造方式合成了17种比表面积430−3624 m 2g -1不等的新型的多孔共价有机物。并对其进行了比较研究。并创新性的完成了三种不同官能团在多孔共价有机物中的整合。开辟了催化剂设计，功能传感，气体收集的新思路。

图组为298K下预合成的多块COP的性质以及其气体吸附性能。（a）为COP的系列BET表面积计算结果比较。（b）为COP的系列孔体积。（c）为孔隙体积和表面积比值对比（d）为非功能化的COP的CO2的吸收情况。（e）为功能化的CO2的吸收情况。（f）为功能化COP的N2吸收情况。实心以及开放标志分别代表吸脱附的量。（g）BET表面积与二氧化碳存储能力比值 （h）孔隙体积和CO2存储能力比值。验证官能团是否有效的方法是进行CO2以及N2的吸附测试。测试结果如图3f。

通常高的比表面积以及大的孔体积对应高的气体吸收量，通过控制长度以及几何构造方式，合成了不同比表面积的多孔材料。其分布值如图3a,孔体积情况分布如3b，并发现其孔体积和表面积存在线性关系。

原文链接：Systematic Tuning and Multifunctionalization of Covalent Organic Polymers for Enhanced Carbon Capture.

3. JACS

表面积的大小是衡量新型多孔材料的重要性质之一。BET方法是学界常用的表面积测试方法，但其理论假设基于平面多层吸附，在崎岖表面的微孔材料表面及检测上还有待探究。本文通过理论模拟和实验对比检验了BET表面积测试方法在新型的金属有机盐多孔材料测试中的可靠性。

上图为三种金属有机盐材料的模拟氮气吸附等温图

随着链节长度的增加单位质量的空隙率也更高。与此同时材料的饱和吸附能力也有所提升。多数实验关注饱和区的吸附情况使其很难预言吸附的进程，低压区的吸附实验将成为未来研究的重点。

这是一篇比较早的文章，系统性的叙述了BET测试法在MOF中的应用，全篇都贯穿了对BET方法的理论假设分析以及各种相关实验结论。强烈推荐专门做表面积分析尤其是MOF的同学作为前期的综述作为阅读。

原文链接：Applicability of the BET method for determining surface areas of microporous metal-organic frameworks

材料人英文课堂开班啦！

加粗部分可替换，有很多句子可以直接使用。句型结构在括号里给予了说明。

例句1：
Gas adsorption. （一般BET的表述会被放在气体吸附试验中进行讨论）
The N2 adsorption was carried out for the activatedCOF-DhaTab samplein order to evaluate the permanent porosity. COF-DhaTab exhibits reversibletype IV isotherm(指明吸附等温线的属性),which is one of the main characteristics of mesoporous materials（使用非限制性定语从句，将测试曲线属性和材料结构性质进行关联）. The surface area of COF-DhaTab was calculated to be 1480 m 2 g -1 using（非谓语进行表面积测算的描述） the Brunauer–Emmett–Teller (BET) model

carry out:实施（实验）
evaluate：测算，测定，评价，后面加广度物理量和强度物理量都可以，此处是测孔隙率，算是BET方法的通用。
exhibit:表现，展现，一般在描述材料性质时常用，可以替换show, represent, address,deliver等词汇

例句2: An instructive first check to gain insights on the suitability ofthese functionalized multiblock COPsfor their application incarbon captureis to estimate their CO 2 /N 2 selectivities. For this reason, we also measured the N 2 adsorption isotherms at 298 K (Figure 3f). Likewise, N 2 adsorption capacity largely
correlates with surface area and pore volume.

gain insight on:对某事有所了解，相当于know, learn但是更地道更高级
estimate：测算，与前面的evaluate用法相同
correlates with：与什么相关，相当于related to/with，correspond to
likewise:正如预期的一样，引出与实验结论相符合的理论基础。也可以单独作为插入语使用。

例句3：Increasing linker lengths correspond to more open structures with larger pore volumes per mass, and Figure 2a shows that, as expected,(插入语部分，与已有结论相一致时可以加入) the adsorption saturation capacities increase with increasing （常用描述变化趋势的表达）pore volume. The most striking feature of these isotherms is an unusual step, which can be seen more clearly in Figure 2b.Eddaoudi et al. 26 have reported experimental isotherms fornitrogen in IRMOF-12 and IRMOF-14 that show a similar step,but they do not comment on it（定从对实验结论进行描述）（整个是一个非限制性定语从句描述的是一个非常转折）.

本文由材料人编辑部vivianren供稿，欧洲足球赛事 编辑整理。

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