比表面积求算的方法及各种理论适用的条件及注意的问题

1.催化剂的比表面积：指单位质量多孔物质内外表面积的总和                          单位：m²/g

2.对于多孔催化剂或载体：

3. BET 吸附等温方程――BET 比表面（目前公认为测量固体比表面的标准方法）

（2）常见测定气体吸附量的方法：

1.容量法   测定比表面积是测量已知量的气体在吸附前后体积之差，由此即时算出被吸附的气体量。    在进行吸附操作前，要对催化剂样品进行脱气处理，然后进行吸附操作。

2.重量法  重量法的原理是用特别设计的方法称取被摧化剂样品吸附的气体重量。本法采用灵敏度高的石英弹簧秤，由样品吸附微量气体后的伸长直接测量出气体吸附量。石英弹簧秤要预先校正。除测定吸附量外，其他操作与容量法一致。

重量法能同时测量若干个样品(由样品管的套管数而定)，所以具有较高的工作效率。但限于石英弹簧的灵敏度和强度，测量的准确度比容量法低得多，所以通常用于比表面积大于50m²样品的测定。

3.气相色谱法  上述BET容量法和重量法，都需要高真空装置，而且在测量样品的吸附量之前，要进行长时间的脱气处理。不久前发展的气相色谱法测量催化剂的比表面积，不需要高真空装置，而且测定的速度快，灵敏度也较高，更适于工厂使用。

色谱法测比表面积时，固定相就是被测固体本身(即吸附剂就是被测催化剂)，载气可选用Nz、Hz等，吸附质可选用易挥发并与被测固体间无化学反应的物质，如CeHe、CCld、CH：OH等。

4. 复杂催化剂不同比表面积的分别测定

用上述基于物理吸附原理测定比表面积的方法，只能测定催化剂的总表面积，而不能测定不同组分(如活性金属)的比表面积。因此，常常利用有选择性的化学吸附，来测定不同组分所占的表面积。气体在催化剂表面上的化学吸附与物理吸附不同，它具有类似或接近于化学反应的性质，因而能对催化剂的某种表面有选择的能力。没有一个适于测定各种不同催化剂成分表面积的通用方法，而是必须用实验来寻找在相同条件下只对某种组分发生化学吸附而对其他组分呈现惰性的气体，或者同一气体在这些组分上都能发生化学吸附，然而吸附的程度有所不同，也可以用于求得不同组分的表面积。

但是，由于化学吸附的复杂性，  目前只有为数不多的几类催化剂，可以进行成功的测定。

(1)载在Al₂O₃或SiO₂—Al₂O上的Pt表面积的测定  在许多有载体的金属铂催化剂中，催化剂的表面通常并不是全部为Pt所覆盖。对于Pt／Al₂O和Pt／SiO₂—Al₂O催化剂，要想知道Pt在载体上暴露的表面积，可用H₂、O₂或CO气体在铂上的化学吸附法来测定。在化学吸附的温度下，这些气体实际上不与Al₂O或SiO₂—Al₂O载体发生化学作用。

在进行化学吸附之前，催化剂样品要经过升温脱气处理。处理的目的是获得清洁的铂表面。脱气处理在加热和拍真空的条件下进行。温度和真空度愈高，脱气愈完全。但温度不能过高，以免铂晶粒被烧结。

    ①氢的化学吸附。实验证明，在适当条件下氢在催化剂Pt／Al₂O上化学吸附达到饱和时，表面上每个铂原子吸附一个氢原子，即H／Pt之比等于1。因此，只要选择适宜的化学吸附条件，测定氢在一定量的已知比表面积催化剂中的饱和吸附量，就能算出暴露在表面上的铂原于数。铂原子数乘其原子截面积即得铂的表面积。

    ①氢氧滴定法。氢氧滴定法是将Pt／Al₂O化剂在温室下先吸附氧，然后再吸附氢。氢和吸附的氧化合生成水，生成的水被吸收。由消耗的氢量，进而依O／Pt＝1算出铂的表面积。有人认为此法得到结果的精度比H₂或O₂的化学吸附法都高。

(2)氧化铜和氧化亚铜表面积的测定  测定组成复杂的催化剂的不同表面，需要根据催化剂的性质选择特殊的方法。在用于氧化反应的铜催化剂中，氧化铜和氧化亚铜处于随外部条件而变化的动态平衡。测定CuO-Cu₂O体系的基础，是根据这两个组分对氧和一氧化碳具有的不同的化学吸附能力。即CuO与CO、Cu₂O与O₂发生化学吸附。

在测定铜催化剂样品之前，要预先分别测定在CuO和Cu₂O的1m²表面上的吸附量，作为对比标准。在20℃和0.533—0.80kPa时，实验测得在CuO上化学吸附的氧量为0.030cm³／m²，吸附的CO量为0.060cm³／m²。

在测定铜催化剂中CuO和Cu₂O的表面时，需要分别进行O₂和CO的化学吸附实验，根据O₂和CO在同质量催化剂上的总吸附量，如以S₁和S₂分别表示CuO和Cu₂O的表面积，则可建立下列二元联立方程式

    V(O₂)＝0.030S ₁十0.114S₂

    V(CO)＝0.014S ₁十0.060 S ₂式中，V(O ₂)、V(CO)分别是在同质量催化剂上吸附的O ₂和CO的体积，cm ²／g。

解方程式得

5.比表面（<1m ²/g）样品的比表面测定

低温氮吸附法测比表面的下限，一般是1m ²/g样品管中的气体吸附质的体积（标准态）减去样品管中未被吸附的气体的体积（标准态）。在用氮作吸附质的情况下，对比表面积很小的样品，吸附量的测定将导致很大的误差。因为，此时吸附量很小，而在液氮温度下作为吸附质的氮饱和蒸气压与大气压相近，所以，在实验范围的一定相对压力下，达到吸附平衡后残留在样品管中的氮气量仍然很大，与最初转移到样品管中（未吸附之前）的总氮量相差无几，不容易测准。氪吸附法zui大的优点就是在液氮温度下氪的饱和蒸气压只 2 毫米汞柱左右，所以，在吸附等温线的测定范围内，达到吸附平衡后残留在死空间中的未被吸附的氪气量变化就会很大，可以测得准确，因此氪气适合于低比表面固体的测定。

6.活性表面积的测定

BET法测定的吸附剂总表面积，而通常是其中的一部分才有活性，这部分叫活性表面，可采用“选择性化学吸附”方法测定活性表面的面积，如表面氢氧滴定方法。

许多高比表面积的吸附剂是孔状的，对于这样的物质，经常要区分外比表面和内表面。

外表面是指独立颗粒或结块的外围面积。但因为在原子尺度上，固体的表面很少是光滑的，因此要准确定义是有困难的。一般约定为：外表面包括所有突出物以及那些宽度大于深度的裂缝的表面。

内表面为所有深度大于宽度的裂缝、孔、洞的壁。

7． Langmuir 吸附等温方程――Langmuir 比表面

（1） Langmuir 理论模型

吸附剂的表面是均匀的，各吸附ZX的能量相同；

吸附粒子间的相互作用可以忽略；

吸附粒子与空的吸附ZX碰撞才有可能被吸附，一个吸附粒子只

占据一个吸附ZX，吸附是单层的，定位的；

在一定条件下，吸附速率与脱附速率相等，达到吸附平衡。

（2） 等温方程

吸附速率：

ra∝(1-θ)P    ra=ka(1-θ)P

脱附速率rd∝θ    rd=kdθ

达到吸附平衡时：ka(1-θ)P=kdθ

其中，θ=Va/Vm（Va―气体吸附质的吸附量；Vm--单分子层饱和吸附容量，mol/g），为吸附剂表面被气体分子覆盖的分数，即覆盖度。

设B= ka/kd ，则：θ= Va/Vm=BP/（1+BP），

整理可得：

P/V = P/ Vm+ 1/BVm

以P/V～P作图，为一直线，根据斜率和截距，可以求出B和Vm值（斜率的倒数为Vm），因此吸附剂具有的比表面积为：

Sg=Vm·A·σm

A—  Avogadro常数 (6.023x1023/mol)

σm— 一个吸附质分子截面积(N2为 16.2x10-20m2)，即每个氮气分子在吸附剂表面上所占面积。

本公式应用于：含纯微孔的物质；化学吸附。

       冻干机抽真空过程需要用到真空泵，所以目前用的普遍都是需要加注真空泵油的真空泵。冻干机使用正常情况下，真空泵每运行700-1000小时左右必须换油。这会对冻干效果有着直接影响。当然如果发现真空泵油乳化发白、浑浊也需要立即换油。冻干机真空泵换油，以确保泵真空泵保持较佳工作状态。那么，什么情况下需要更换真空油及更换的方法，下面我们来仔细说说。

　　一、真空泵更换油的条件：

　　从真空泵侧边示液镜观察,有如下情况便需更换真空泵油。

　　1、真空泵里面的油乳化；

　　2、真空泵里面的油发白；

　　3、真空泵里面的有黑色杂质；

　　4、示液镜显示真空泵油不到三分之二位置，油量不足。

　　二、真空泵换油操作：

　　（1）首先打开上方加油口，然后拧开下方排油孔，用容器接收排出的废油，操作时应注意勿使废油污染环境,待废油排放干净后，拧上排油孔；.

　　（2）加入干净的真空泵油至油位稍微露出视镜，真空泵油至泵的油位指示线的三分之二处，具体操作参考真空泵使用说明书。

　　（3）启动真空泵进行测试，待泵温升高后，判断其抽真空性能。如果真空度仍然达不到规定值，可能是因为泵内积有油泥等沉积物或存在机械方面的故障。

　　以上就是冻干机的真空泵更换油的条件及方法，及时给真空泵更换油有助于冻干机更好地工作。

蛋白质浓度测定的各种方法及原理是生物化学和分子生物学实验中的重要环节。蛋白质浓度的准确测定对于研究生物分子相互作用、蛋白质功能和动力学、以及生物样品的分析和鉴定等方面都具有重要的意义。本文将介绍几种常用的蛋白质浓度测定方法及其原理，包括紫外吸收法、微量凯氏定氮法、双缩尿法、Lowry 法和考马斯亮蓝法等。通过对这些方法的比较和分析，可以更好地了解它们的优缺点，以便根据实际实验需求选择合适的方法来测定蛋白质浓度。

①紫外吸收法

检测原理：

蛋白质分子中，酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸残基的苯环含有共扼双键，使蛋白质具有吸收紫外光的性质。吸收高峰在280nm处，其吸光度（即光密度值）与蛋白质含量成正比。此外，蛋白质溶液在238nm的光吸收值与肽键含量成正比。利用一定波长下，蛋白质溶液的光吸收值与蛋白质浓度的正比关系，进行蛋白质含量的测定。

方法特点：

优点：简便、灵敏、快速，不消耗样品，测定后仍能回收使用。

缺点：测定蛋白质含量的准确度较差，干扰物质多。

干扰物：含有嘌呤、嘧啶、核酸等吸收紫外光的物质。

检出限：50~100ug蛋白含量。

适用范围：适于用测定与标准蛋白质氨基酸组成相似的蛋白质。

②微量凯氏定氮法

凯氏定氮法被国内外视为蛋白质含量的标准检验方法，可作为衡量其他蛋白质含量检测方法准确性的标准。

实验原理：

样品与浓硫酸共热，含氮有机物即分解产生氨（消化），氨又与硫酸作用，变成硫酸氨。经强碱碱化使之分解放出氨，借蒸汽将氨蒸至酸液中，根据此酸液被中和的程度可计算得样品之氮含量。

方法特点：

优点：通用性强，测定费用低，易实现，仪器简单且测定结果的重复性和重现性好。

缺点：实验耗时长、灵敏度低。

检出限：0.2~1mg蛋白含量。

适用范围：凯氏定氮法测的是总蛋白的量，一些非蛋白氮无法检测出。

③双缩尿法

实验原理：

双缩尿（NH3CONHCONH3）是两个分子经180℃左右加热，放出一个分子氨后得到的产物。在强碱溶液中，双缩尿与CuSO4形成紫色络合物，称为双缩尿反应。凡具有两个酰胺基或两个直接连接的肽链，或能过一个中间碳原子相连的肽键，这类化合物都有双缩尿反应。紫色络合物颜色的深浅与蛋白质浓度成正比，与蛋白质分子量及氨基酸成分无关。

方法特点：

优点：适合检测总蛋白质的含量，操作简单、测量速度快。

缺点：标准物质必须使用代表性很强的样品，需使用其他参考方法测出标准物质中的蛋白质总含量，故测定工作费力费时。不宜测定样品种类多、彼此差异大的样品。

检出限：测定蛋白质含量测定范围为1-20mg蛋白质。

干扰物：硫酸铵、Tris缓冲液和某些氨基酸等。

适用范围：常用于需要快速，但并不需要十分精确的蛋白质测定。

④Lowry 法

Lowry 法是双缩脲法的发展，结合了双缩脲试剂和酚试剂与蛋白质的反应，是最灵敏的蛋白质测定方法之一，在生物化学领域得到广泛的应用，目前分为基本法和改良简易法，改良简易法可获得与基本法相近的结果。

基本法实验原理：

显色原理与双缩尿法相同，但加入了Folin-酚酞试剂，以增加显色量，从而提高检测蛋白质的灵敏度。这两种显色反应产生深兰色的原因是：①在碱性条件下，蛋白质中的肽键与铜结合生成复合物。②Folin一酚试剂中的磷钼酸盐一磷钨酸盐被蛋白质中的酪氨酸和苯丙氨酸残基还原，产生深兰色（钼兰和钨兰的混合物）。在一定的条件下，兰色深度与蛋白的量成正比。

特点：

优点：灵敏度高。

缺点：耗费时间长，操作时间需精-准控制，标准曲线绘制麻烦，专一性较差，干扰物质比较多。

检出限：可检测的最-低蛋白质量达5ug。通常测定范围是20~250ug。

干扰物：酚类、柠檬酸、硫酸铵、Tris缓冲液、甘氨酸、糖类、甘油等。

适用范围：除蛋白含量测定，也可用于酪氨酸和色氨酸的定量测定。

⑤考马斯亮蓝法

实验原理：

考马斯亮蓝G-250染料，在酸性溶液中与蛋白质结合，使染料的最-大吸收峰的位置（max），由465mm变为595nm，溶液的颜色也由棕黑色变为蓝色。经研究认为，染料主要是与蛋白质中的碱性氨基酸（特别是精氨酸）和芳香族氨基酸残基相结合。在595mm下测定的吸光度值A595，与蛋白质浓度成正比。

方法特点：

优点：灵敏度比Lowry高约4倍，高效率、检测过程简便、只需要一种试剂，抗干扰能力强。

缺点：测定误差大，不适用于不同蛋白的检测。

检出限：其最-低蛋白质检测量可达1ug。

干扰物：干扰物质少，但去污剂、TritonX-100、十二烷基硫酸钠、0.1N的NaOH会干扰实验测定。

蛋白质含量测定方法选择

蛋白质含量测定时，考虑以下因素后选定适用的检测方法。

①实验对测定所要求的灵敏度和精确度；

②蛋白质的性质；

③溶液中存在的干扰物质；

④测定所要花费的时间。

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