[实用新型]一种基于BET重量法的多孔颗粒比表面积表征传感器

说明书

本实用新型涉及一种基于BET重量法的多孔颗粒比表面积表征传感器，属于传感器领域。包括一级谐振梁、一级谐振梁支撑结构、底座、回收槽，一级谐振梁的一端沉积有一级压电激振结构，另一端沉积有一级压电拾振结构，二级谐振梁阵列通过二级谐振梁阵列支撑结构固定于二级压电激振结构上方，有参考梁和检测梁；二级压电拾振结构沉积于二级谐振梁阵列的固定端。优点是结构新颖，通过建立多孔颗粒的气体吸附量与微悬臂梁谐振频率偏移量和气体压强间的关系，利用BET重量法，实现了比表面积的精确表征。降低了多孔颗粒比表面积表征的样品质量下限，极大的提高了传感器的精度。

技术领域

本实用新型属于传感器领域，尤其涉及一种基于BET重量法的多孔颗粒比表面积表征传感器。

背景技术

比表面积是指单位多孔固体或颗粒的内、外表面积,通常以m²/g表示，是粉状材料、特别是超细粉和纳米粉体材料的重要特征之一。粉体的颗粒越细，其表面效应，如表面活性、表面吸附能力、催化能力等越强。测定固体和颗粒的比表面积，如活性氧化铝Al₂O₃、石墨、稀土、超细二氧化硅粉末SiO₂、活性炭等，对于与吸附、催化、色谱、冶金、建材等有关的生产和研究工作都有重要意义。另外，在消防行业，灭火材料的比表面积直接决定了灭火效率。因此，设计表征多孔颗粒比表面积的高精度传感器是国内外科学工作者所关心的重点问题。

由于氮是化学惰性物质，又在液氮温度下(-195℃)进行吸附，不容易发生化学吸附，所以低温氮吸附法一直被国内外认为最准确测定比表面积的方法。现有比表面积表征，多基于S.Brunauer(布鲁尼尔)、P.Emmett(埃密特)和E.Teller(特勒)于1938年提出的BET多分子层吸附理论，该理论是颗粒表面吸附科学的理论基础。基于BET理论，产生了BET检测法，主要包括容量法和重量法。其中，容量法的系统比较复杂，操作不方便，且需要测量死体积。重量法的系统装置相对地比较简单，操作也比较方便，且对吸附平衡点的观察很灵敏。1942年G.E.Boyd等在前人使用石英弹簧称重的基础上建立了经典的重量法BET装置。1949年B.L.Harris和P.H.Emmett采用有机溶剂，如苯、甲醇等作吸附质进行比表面积测定。1982年商连弟进行了无汞BET重量法的研究工作，避免操作人员的慢性汞中毒。虽然重量法有诸多的优点，但也存在一定的局限性，不仅需要高分辨率要求质量检测仪，还对样品的表面积和质量范围有严格要求。如美国麦克公司基于BET重量法的比表面积表征装置，要求多孔颗粒样品表面积(适合氮吸附分析)在40-120m²范围内，且重量不小于100mg。表面积过小分析结果的不稳定，过多会延长分析时间。对于高比面积的样品，样品质量小，甚至小于100mg，很少的称量误差会在总重量中占很大比重(对称量技术要求比较高)。所以，现有的基于BET吸附理论，采用精度在毫克左右天平的表征方法，无法满足前沿领域里，对高比表面积多孔颗粒材料的比表面积表征的需要。

发明内容

本实用新型提供一种基于BET重量法的多孔颗粒比表面积表征传感器。目的在于首次提出结合谐振原理和BET重量法进行多孔颗粒的比表面积表征，利用微悬臂梁阵列，对多孔颗粒样品的比表面积进行分散表征，不仅极大的提高了传感器的精度，还降低了多孔颗粒比表面积表征的样品质量下限，从而突破了表征超高比表面积多孔颗粒的关键问题。

本实用新型采取的技术方案是：一级谐振梁通过一级谐振梁支撑结构固定于底座上方，回收槽固定于底座上方并位于一级谐振梁长度方向中心位置的正下方；一级谐振梁的一端沉积有一级压电激振结构，另一端沉积有一级压电拾振结构，二级压电激振结构固定于一级谐振梁长度方向的中心位置；二级谐振梁阵列通过二级谐振梁阵列支撑结构固定于二级压电激振结构上方，二级谐振梁阵列由一根未沉积有粘性薄膜的谐振梁和其余沉积有粘性薄膜的谐振梁组成，且分别作为参考梁和检测梁；二级压电拾振结构沉积于二级谐振梁阵列的固定端，顶盖四周固定于二级谐振梁阵列支撑结构上方；