在化工实验和开发的过程中，常见的分离吸附剂、固体催化剂以及化学电极等材料一般都是由多孔的结构构成的。多孔材料一般都具有很大的比表面积，这些比表面积和孔径对于材料的物理、化学吸附效率和催化反应过程中的反应速率等参数影响巨大，所以测定这些固体材料的比表面积和孔径分布等参数对化工实验和开发具有重要的意义。

1.比表面积的测量原理及方法

比表面积就是单位质量下待测样品的总的表面积，对于多孔性材料，孔内的面积占了很大的比重。比表面积的测量方法有很多，如溴化十六烷基三甲基胺吸附法、着色强度法、电子显微镜测定法以及氮吸附测定法。其中低温氮吸附测定法被认为是最可靠且有效的方法。国际上将其列为测量比表面积的测试标准，我国也将其列为国家标准（GB10517）。

氮吸附法测材料比表面积的吸附等温方程（BET）如下式所示：

式中，P为吸附达到平衡时吸附气体的压力；P0是该吸附气体的饱和蒸汽压；c是吸附常数。

在N2的相对压力为0.05～0.35之间，计算单分子层的饱和吸附量Vm。

样品的比表面积面积SW可用下式计算：

式中，Vm是单分子层的饱和吸附量；W是待测样品的质量；σ是吸附气体分子的横截面积；Mv是气体摩尔质量；N为Avogadro常数。(www.daowen.com)

在具体操作时，一般选择氦气作为载气，将氮气和氦气以一定比例［V（N2）∶V（He）=1∶4］混合，达到一定的压力时，混合通入样品管中。将其浸入液氮（-196℃）保温，这时混合气中的N2气被吸附在样品的表面。吸附直到达到饱和时，可以检测出其吸附峰。将样品管从液氮中取出后，样品升温到室温的过程中，吸附的氮气就会解析出来，这时就可以检测到解析峰。对时间作图就可以得到解析曲线，将解析曲线积分可得到面积，通过与已知样品的对比进行函数换算，就可以得到待测样品的比表面积。

2.孔径分布的测量原理

孔径的测量方法也有很多，如气泡法、气体渗透法、悬浮液过滤法、压汞法等，与比表面积仪集成在一起应用的是气体吸附法。

气体吸附法的应用原理是Kelvin方程：

式中，rk是Kelvin半径；r是表面张力；Vm是凝聚液体的摩尔体积；θ是接触角；R是气体常数；T是热力学温度；P是气体分压；P0是饱和蒸汽压。

此公式适用于孔径是30 nm以下的多孔材料。推导的基础是将孔简化成圆柱孔，也就是圆柱孔等效模型。由于脱附曲线更接近于热力学稳定状态，所以在计算孔径分布时可用氮气的等温解析来测算所测样品的孔隙尺寸分布。