StickstoffAdsorption

Stickstoffadsorption bezeichnet die Adsorption von Stickstoffmolekülen an Oberflächen und in Poren. Sie wird in der Materialwissenschaft und Chemietechnik genutzt, um die spezifische Oberfläche, die Porenstruktur und das Adsorptionsverhalten von Feststoffen zu charakterisieren. Typische Untersuchungsobjekte sind Aktivkohle, Metalloxide, Katalysatoren, Polymere und keramische Stoffe. Die Ergebnisse ermöglichen Größenvergleichbarkeit zwischen Materialien und Chargen.

Messprinzip: Die Messung erfolgt meist bei cryogenen Temperaturen, typischerweise 77 K, mittels eines Gasadsorptionsgeräts. Die Probe wird vor der Messung durch Entgasung unter Vakuum vorbereitet, um adsorbierte Moleküle zu entfernen. Anschließend wird Stickstoff in kontrolliertem Druck bis P/P0 gemessen, während Aufnahme- und Desorptionspfade aufgezeichnet werden. Aus den Isothermen entstehen Daten zu Oberflächenbereich, Porenvolumen und -größen.

Auswertung: Die spezifische Oberfläche SBET wird aus der BET-Formel abgeleitet, oft im linearen Bereich von P/P0 ca. 0,05–0,3. Die Porenverteilung erhält man mit BJH-Methoden oder NLDFT, wodurch Mikro-, Mesoporen und Makroporen unterschieden und das Porenvolumen bestimmt wird. Isothermenformen und Hysterese liefern Hinweise auf poröse Strukturen; Type-I-Isothermen deuten auf Mikroporen, Type-IV mit Hysterese auf Mesoporen.

Größen und Einheiten: Ergebnisse werden in Quadratmetern pro Gramm (m²/g) Oberflächenbereich, Volumen in Kubikzentimetern pro Gramm (cm³/g) und Porendurchmesser in Nanometern angegeben. Stickstoffadsorption ist im Allgemeinen eine physikalische Adsorption; chemische Adsorption ist bei Stickstoffadsorptionsmessungen an den meisten Materialien vernachlässigbar.