學術干貨 | “打賭”（BET）表面分析，你值得擁有
材料表面通常性質突變，反應進行的首選場所，因而在材料學的研究中絕對不容小覷。為了進行統一比較，通常要把表面這一廣度量轉化為比表面這一強度量來比較。納米材料炒了如此多年仍然是學界寵兒，其區別與宏觀材料最大的特點便是巨大的表面積，也正是這一特點使其可以在催化，吸附，存儲，反應等各大研究領域大展拳腳。
談到科研便離不開測試，不少同學會遇到比表面積測試和表述方面的問題，尤其是在寫英文論文的時候。為此，我們特意為大家開一劑大補藥——講講頂級期刊中BET比表面積分析測試法的描述和應用。
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1.什么是比表面積測試？2.結合吸附等溫線的BET分析？3.歪果仁的BET世界你要懂。
1.比表面積測試（BET）
BET測試理論是根據希朗諾爾、埃米特和泰勒三人提出的多分子層吸附模型，并推導出單層吸附量Vm與多層吸附量V間的關系方程。
P: 氮氣分壓
P0: 吸附溫度下，氮氣的飽和蒸汽壓
V: 樣品表面氮氣的實際吸附量
Vm: 氮氣單層飽和吸附量
C : 與樣品吸附能力相關的常數
操作過程是通過實測3-5組被測樣品在不同氮氣分壓下多層吸附量，以P/P0為X軸，P/V（P0-P）為Y軸，由BET方程做圖進行線性擬合，得到直線的斜率和截距，從而求得Vm值計算出被測樣品比表面積。
2.結合吸附等溫線的BET分析
如上一小節中提到的，做BET分析之前，一定要先做氮氣吸附等溫測試，然后根據獲得的壓強以及吸附量的數據結合BET公式，進行分析。為此了解基本的吸附等溫曲線是極其必要的。
BET方法僅適用于P/P0=0.05—0.35之間的也就是Ⅱ和Ⅳ吸附等溫曲線
3.歪果仁的世界你要懂
1. Nature Communication
此文探討了使用介孔壁自組裝合成空心球共價有機框架DhaTab的方法。合成的空心球具有高的空隙率，而且由于分子間氫鍵的作用具有良好結晶程度和化學穩定性。有望應用于生物制藥研究。
圖（d）為DhaTab水洗處理前后以及酸處理前后的N2吸附等溫線對比圖。藍色，香檳色以及紅色分別代表處理前，水洗處理后以及酸處理后的樣品。（g）圖記錄的則是不同合成時間樣品的N2吸附等溫線圖。
氮氣吸附等溫的測試用來評估材料的孔隙率COF-DhaTab表現出典型的可逆吸附，意味著材料內部以介孔結構為主。通過BET模型計算出材料的比表面積為1,480m 2 g -1，其巨大的比表面積來源于強烈的分子內氫鍵的作用，在確保結構穩定的同時提升了2維層的平面化程度，這些都將幫助提升COF的結構有序性，從而增大活性表面積。DhaBad的表面積同樣由BET模型計算的出其均值在447 m 2 g -1
圖（d）為DhaTab在胰島素填充前后的N2吸附等問對比圖。紅色為填充前的，藍色為填充后的。
填充后的表面積嚴重減少（從1,480 到 400m 2 g -1）說明了，DhaTab材料的介孔結構有效的固定了胰島素。
原文鏈接：Self-templated chemically stable hollow spherical covalent organic framework
2. JACS
本文通過控制幾何構造方式合成了17種比表面積430?3624 m 2g -1不等的新型的多孔共價有機物。并對其進行了比較研究。并創新性的完成了三種不同官能團在多孔共價有機物中的整合。開辟了催化劑設計，功能傳感，氣體收集的新思路。
圖組為298K下預合成的多塊COP的性質以及其氣體吸附性能。（a）為COP的系列BET表面積計算結果比較。（b）為COP的系列孔體積。（c）為孔隙體積和表面積比值對比（d）為非功能化的COP的CO2的吸收情況。（e）為功能化的CO2的吸收情況。（f）為功能化COP的N2吸收情況。實心以及開放標志分別代表吸脫附的量。（g）BET表面積與二氧化碳存儲能力比值 （h）孔隙體積和CO2存儲能力比值。驗證官能團是否有效的方法是進行CO2以及N2的吸附測試。測試結果如圖3f。
通常高的比表面積以及大的孔體積對應高的氣體吸收量，通過控制長度以及幾何構造方式，合成了不同比表面積的多孔材料。其分布值如圖3a,孔體積情況分布如3b，并發現其孔體積和表面積存在線性關系。
3. JACS
表面積的大小是衡量新型多孔材料的重要性質之一。BET方法是學界常用的表面積測試方法，但其理論假設基于平面多層吸附，在崎嶇表面的微孔材料表面及檢測上還有待探究。本文通過理論模擬和實驗對比檢驗了BET表面積測試方法在新型的金屬有機鹽多孔材料測試中的可靠性。
上圖為三種金屬有機鹽材料的模擬氮氣吸附等溫圖
隨著鏈節長度的增加單位質量的空隙率也更高。與此同時材料的飽和吸附能力也有所提升。多數實驗關注飽和區的吸附情況使其很難預言吸附的進程，低壓區的吸附實驗將成為未來研究的重點。
這是一篇比較早的文章，系統性的敘述了BET測試法在MOF中的應用，全篇都貫穿了對BET方法的理論假設分析以及各種相關實驗結論。強烈推薦專門做表面積分析尤其是MOF的同學作為前期的綜述作為閱讀。
材料人英文課堂開班啦！
加粗部分可替換，有很多句子可以直接使用。句型結構在括號里給予了說明。
例句1：
Gas adsorption. （一般BET的表述會被放在氣體吸附試驗中進行討論）
The N2 adsorption was carried out for the activated COF-DhaTab sample in order to evaluate the permanent porosity. COF-DhaTab exhibits reversible type IV isotherm (指明吸附等溫線的屬性),which is one of the main characteristics of mesoporous materials（使用非限制性定語從句，將測試曲線屬性和材料結構性質進行關聯）. The surface area of COF-DhaTab was calculated to be 1480 m 2 g -1 using（非謂語進行表面積測算的描述） the Brunauer–Emmett–Teller (BET) model
carry out:實施（實驗）
evaluate：測算，測定，評價，后面加廣度物理量和強度物理量都可以，此處是測孔隙率，算是BET方法的通用。
exhibit:表現，展現，一般在描述材料性質時常用，可以替換show, represent, address,deliver等詞匯
例句2: An instructive first check to gain insights on the suitability of these functionalized multiblock COPs for their application in carbon capture is 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:對某事有所了解，相當于know, learn但是更地道更高級
estimate：測算，與前面的evaluate用法相同
correlates with：與什么相關，相當于related to/with，correspond to
likewise:正如預期的一樣，引出與實驗結論相符合的理論基礎。也可以單獨作為插入語使用。
例句3：Increasing linker lengths correspond to more open structures with larger pore volumes per mass, and Figure 2a shows that, as expected,(插入語部分，與已有結論相一致時可以加入) the adsorption saturation capacities increase with increasing （常用描述變化趨勢的表達）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（定從對實驗結論進行描述）（整個是一個非限制性定語從句描述的是一個非常轉折）.
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