BET & BJH

Adsorpsi gas adalah teknik analisis yang kuat untuk menentukan luas permukaan spesifik dan distribusi ukuran pori dari material berpori dan padat.

Luas permukaan dan ukuran pori menjadi perhatian dalam banyak industri dan proses yang melibatkan permukaan yang berinteraksi dengan gas atau cairan. Contohnya termasuk sensor, katalis, sel bahan bakar, baterai, dan pembuatan bahan kimia. Laju atau volume adsorpsi gas dan kemampuan suatu material untuk mengadsorpsi gas dapat berpengaruh besar pada kegunaan fungsionalnya. Mempelajari faktor-faktor ini dapat sangat penting selama R&D, pengembangan produk, atau kemudian dalam pemecahan masalah dan analisis kegagalan. Misalnya, ukuran pori dapat memengaruhi kecepatan reaksi atau efisiensi proses katalitik. Demikian pula, luas permukaan material dapat memengaruhi masa pakai atau kapasitas penyimpanan baterai, di samping efek kimia permukaan yang juga terjadi pada permukaan tersebut.

Sebelum melakukan pengukuran luas permukaan atau ukuran pori, kontaminan (biasanya air dan karbon dioksida) harus dihilangkan dari permukaan padat. Padatan dipra-perlakuan dengan menerapkan panas dan vakum untuk menghilangkan kontaminan yang teradsorpsi awal.

Untuk menentukan luas permukaan, padatan didinginkan dalam vakum pada suhu kriogenik (menggunakan nitrogen cair). Gas nitrogen dialirkan ke padatan secara bertahap. Setelah setiap dosis gas adsorben, tekanan dibiarkan seimbang dan jumlah gas yang teradsorpsi ditentukan. Jumlah gas yang teradsorpsi diplot terhadap tekanan. Dari plot ini, jumlah gas yang diperlukan untuk membentuk lapisan tunggal pada permukaan luar padatan ditentukan. Luas permukaan dapat dihitung dari jumlah gas yang diperlukan untuk membentuk lapisan tunggal, menggunakan persamaan BET (Brunauer, Emmett, dan Teller).

Untuk menentukan volume pori dan distribusi ukuran pori, tekanan gas dinaikkan secara bertahap hingga semua pori terisi cairan. Kemudian, tekanan gas diturunkan secara bertahap, menguapkan gas yang terkondensasi dari sistem. Evaluasi isoterm adsorpsi dan desorpsi mengungkapkan informasi tentang volume dan distribusi ukuran pori. Perhitungan BJH (Barrett, Joyner, dan Halenda) digunakan untuk menentukan volume dan distribusi ukuran pori.