Pintaalaanalyysiä

Pintaalaanalyysiä tarkoittaa mittauksia ja menetelmiä, joiden avulla määritetään kiinteän aineen pinnan ominaisuuksia. Keskeisiä mittaustuloksia ovat spesifinen pinta-ala (m2/g), sekä porojen koko- ja tilavuusjakaumat sekä pinnan topografia. Pinta-ala vaikuttaa muun muassa katalyyttisen aktiivisuuden, adsorptiivisen kapasiteetin ja materiaalin stabiliteetin kannalta.

Yleisimmät menetelmät perustuvat kaasun adsorptioon. Yleistä on N2-adsorptio nesteytetyn typen avulla 77 K:lla. BET-menetelmä soveltaa isotermejä, joiden perusteella lasketaan spesifinen pinta-ala. Porejakauman arviointi tapahtuu usein BJH-menetelmällä isotermeistä, ja microporeja voidaan tarkastella CO2-adsorptioilla 0 °C sekä soveltaen DR- tai t-plot -menetelmiä. Ennen mittauksia näyte on degassoitava eli lämmitettävä alipaineessa.

Mercury porosimetry on toinen yleinen menetelmä, jolla määritetään suurten ja keskisuurten porien tilavuuksia ja koonja. Pinnan topografiaa ja rakennetta voidaan lisäksi tarkastella elektronimikroskopian (SEM/TEM) tai AFM:n avulla, mutta nämä menetelmät eivät suoraan anna spesifistä pinta-alaa; ne tukevat tulkintaa.

Sovellukset ulottuvat katalyyttien, aktivoidun hiilen, zeoliittien ja muiden porous materiaalien karakterisoinnista sekä materiaalikehityksestä, suodatus- ja adsorptio-ominaisuuksien optimoinnista. Menetelmien tulkintaan liittyy rajoitteita: isotermeihin liittyvät oletukset voivat vääristää tuloksia microporeisissa materiaaleissa; degassointi ja mittausolosuhteet vaikuttavat arvoihin, ja eri menetelmät voivat antaa erilaisia tuloksia, joten paljon tietoa esitetään yhdessä kontekstissa.