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102年
[化工製程] 化工熱力學、化學反應工程學
第 31 題
下列何種氣體常用來作為 B.E.T.方法中量測觸媒比表面積？
- A He
- B N_2
- C H_2
- D CO_2
思路引導 VIP
想像一下，如果你要測量一個極其複雜的迷宮表面積，你需要找一種「性格溫和」的分子當作油漆，既不會跟迷宮牆壁發生激烈的化學反應，又能在極低溫下均勻地鋪滿每一寸角落。在考量到實驗成本與氣體普遍性時，哪一種在大氣中佔比最高、且我們常用其液態形式來製造低溫環境的氣體，會是最理想的選擇呢？
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恭喜你準確地選出了正確答案！這說明你對於觸媒鑑定（Catalyst Characterization）的基礎實驗實務非常有概念。在化學工程領域中，B.E.T. 表面積分析法是基於 Brunauer、Emmett 與 Teller 三位科學家提出的多層物理吸附理論，是測量固體比表面積最權威的技術。
物理吸附與標準吸附質
這題的核心在於「物理吸附」的選擇。氮氣 ($N_2$) 之所以成為最常用的吸附氣體，是因為它在液態氮溫度 ($77 \text{ K}$) 下性質極其穩定，且其分子截面積（Molecular Cross-sectional Area）在大多數固體表面上都有公認且穩定的數值（約為 $0.162 \text{ nm}^2$）。這使得我們能透過 B.E.T. 方程式精確推算出單層飽和吸附量。相比之下，氦氣 ($He$) 因幾乎不被吸附，通常僅用於測量儀器的死體積（Dead volume）。
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