2023 : Bienvenu au nouvel instrument BELSORP - le maxX
advancing sorption science
Analyseur de surface spécifique BET, porosité et tailles poreuses : BELSORP mini X
Analyseur de surface spécifique BET, porosité et tailles poreuses : BELSORP mini X

La pratique des analyses BET

Ce document rassemble quelques considérations à prendre en compte avant de lancer des mesures BET. Pour plus d’informations sur l’application de votre appareil BELSORP aux analyses BET, n’hésitez pas à nous contacter.

Comprendre votre instrument.

  • La fonction AFSM
    • ou peut-être votre appareil utilise une autre approche au contrôle du volume morte.
  • la sensibilité et la précision
  • La taille minimale d’échantillon conseillée
  • La date de dernière révision de l’instrument ? Dernière mesure d’un échantillon de référence ? Ou autre contrôle de suivi ?

Connaitre votre échantillon

  • Peut-il être chauffé ? … exposé au vide ?
  • Est-ce qu’il contient des solvants ou de l’eau ?
    • Chauffer en présence de solvants peut avoir un effet très marqué.
    • Il est parfois nécessaire de d’effectuer le dégazage en plusieurs étapes, partant d’une basse température, et avec une augmentation progressive.
  • Quelle durée de dégazage faut-il ?
  • Est-ce qu’il contient des composés volatiles ?
    • Même certains métaux, comme le zinc et le magnesium, s’évaporent sous l’effet de la chaleur sous vide.
  • Risque d’endomager l’échantillon ?
    • La chaleur peut dégrader les matériaux polymères et autres composés organiques
    • Les zéolithes qui contiennent de l’eau peuvent subir une décomposition hydrothermique
    • Ciments, argiles, silicates, et matériaux associés
    • Les solvants résiduels peuvent dissoudre ou décomposer les matériaux MOF et autres structures à coordination.
    • Les matériaux naturels et biomatériaux peuvent fissurer et déformer en séchage
  • La chaleur peut aussi entrainer d’autres changements structurels :
    • Recrystallisation aux températures supérieures à la transition vitreuse
    • Élimination de contraintes, désordre et structures métastables.
  • Présence de pores ? Quelles tailles des pores ?
    • Pour obtenir des renseignements sur la porosité, il faut mesurer à des pressions adaptées
    • La présence de micropores augmente les difficultés de dégazage
  • Quelle est la forme de l’échantillon ?
    • En forme de granulés ou monolithe :
      • Est-ce qu’il peut rentrer dans les cellules ?
      • Faut-il le couper ou broyer ?
      • Est-ce qu’une mesure de l’objet en entier est nécessaire ?
    • Pour les matériaux en poudre :
      • Risque de lixiviation ou élutriation - déplacement des particules sur application du vide ?
      • Adhérence en conséquence de charges électrostatiques ?
  • Avez-vous déjà une idée de la Surface BET de l’échantillon ?

Définir les conditions d’analyse

  • Sorptive et température:
    • Azote à 77 K
    • Argon à 77 K
    • Argon à 87 K
    • Krypton à 77 K
    • Eau à 298 K
    • Autres vapeurs
  • Décider la quantité adaptée d’échantillon
    • Typiquement, le fabricant de l’appareil de mesure indique une valeur minimale de surface à mettre dans la cellule.
    • Cependant, il y a d’autres considérations à prendre en compte dans la sélection de taille d’échantillon…
  • la cellule et les accessoires
  • le protocole de dégazage et de préparation de l’échantillon
  • les paramètres de mesure
    • Utiliser l’AFSM
    • Utiliser GDO ?

Vérifier l’équipement de mesure

  • Cellule, fritté, bouchon, clapet auto-obturant propres
    • Attention : En cas de problèmes d’électricité statique, le protocole de nettoyage de la verrerie pourrait être en cause, si le détergent ou le solvant laisse des traces d’huile siliconée ou autres résidus.
  • Changer les joints toriques ou garnitures ?
  • Vérification de conformité des instruments ?
    • date de la dernière auto-vérification « System-check » du système BELSORP.
    • dernière mesure d’un échantillon de référence
    • dernier entretien des pompes - particulièrement la vidange d’une pompe à palettes utilisée sans pompe secondaire
    • Vérifier la justesse de mesure de la microbalance de laboratoire utilisé pour peser les échantillons

Chargement de l’échantillon

  • Préparer la cellule vide - elle doit être scrupuleusement propre et sèche
    • Faut-il l’évacuer et purger de gaz inerte
    • Pour certains matériaux, une adsorption importante de l’air est possible, même à température ambiante - l’utilisation d’hélium peut être nécessaire à chaque pesée
  • Peser la cellule vide
  • Charger l’échantillon
    • Eviter ou enlever toute trace éventuelle de poudre dans la tige de la cellule
  • Peser cellule + échantillon, avant le dégazage
  • Vider ou purger la cellule
  • Vérifier l’absence de fuites
  • Lancer le dégazage
    • Dégazeur autonome ? Dégazage in-situ, sur l’instrument de mesure ? Les deux ?
    • Programmer la température
      • ou la programme de températures
    • Noter la durée de dégazage
    • Vérifier et noter le taux de fuite sous vide
    • Refroidissement
    • Remplir du même gaz utilisé pour la pesée à vide
  • Repeser l’échantillon après le dégazage

Configuration de l’instrument pour la mesure

  • Mesure de la valeur de \(P_0\) ( pression saturée de vapeur )
  • Plage de mesure de \(P\) ou de \(P/P_0\)
    • Doit couvrir au moins la gamme BET
    • Il est fortement conseillé de programmer des points en désorption
      • Si l’interaction est réellement une physisorption, la courbe de désorption doit superposer l’adsorption - le processus doit être réversible. Sinon, il est possible qu’il y a un problème avec la mesure.
    • Est-ce qu’il faut mesurer une isotherme complète, pour voir les détails des mésopores ?
  • Paramétrer les doses
  • Critères de basculement au point suivant lors des mesures isothermes
    • Ce sont particulièrement conséquents pour les mesures des matériaux microporeux aux faibles pressions, où l’équilibration peut être très lente.

Après la mesure :

  • Vérifier la réversibilité dans la gamme BET - ou comprendre pourquoi la courbe isotherme n’est pas réversible.
  • Vérifier que la constante \(C\) est positive: \(C \gt 0\)
  • Sélectionner la région de validité du modèle BET
    • Spécifiquement, \(n_{ads}\,\left(1 - P/P_0\right)\) doit être en augmentation monotone avec \(P/P_0\)
      • Ce critère, conseillé dans la norme ISO9277 et par l’IUPAC s’appele le critère “Rouquerol”
      • Il est particulièrement pertinent en présence de micropores
  • Vérifier que la pression relative \(P/P_0\) qui correspond à la couverture équivalente d’une monocouche, \(n_m\), tombe à l’intérieure de la plage de \(P/P_0\) utilisé pour le fitting.
  • Sélectionner la valeur \(A_m\)

Rapporter le résultat

Certains mentions sont indispensables pour tout valeur expérimentale de surface BET :

  • L’espèce gazeuse
  • La température d’adsorption
  • Les conditions de dégazage : température, durée, méthode(s) de vérification
  • La plage de \(P/P_0\) utilisée
    • et pourquoi cette plage a été sélectionnée
  • la Qualité d’ajustement, typiquement avec le coefficient de détermination R^2
  • La valeur \(C\)

Mercer Instruments est spécialisé dans la fourniture et le support des instruments scientifiques pour les mesures de sorption et la caractérisation de porosité et surface spécifique.
Contact...
Mercer Instruments
pour la sorption des gaz et les vapeurs.
En France, Italie, Suisse, Belgique et les Pays‑Bas.
©2003-2024 Michelle Mercer
Politique de confidentialité