Die BET-Oberflächenanalyse ist die Standardmethode zur Messung der spezifischen Oberfläche fester Materialien. Die Technik, entwickelt von Brunauer, Emmett und Teller im Jahr 1938, erweitert das Langmuir-Monoschicht-Adsorptionsmodell auf die Mehrschichtadsorption. Sie ist unerlässlich für die Charakterisierung von Katalysatoren, Adsorbentien, Pharmazeutika und Nanomaterialien, bei denen die Oberfläche die Leistung bestimmt.
Die BET-Theorie nimmt an, dass Gasmoleküle in unendlichen Schichten auf einer festen Oberfläche adsorbieren, dass jede Schicht der Langmuir-Kinetik folgt und dass die Adsorptionsenthalpie für die erste Schicht sich von den folgenden Schichten unterscheidet, die der Kondensation ähneln. Die BET-Gleichung setzt den relativen Druck mit dem adsorbierten Gasvolumen in Beziehung. Der lineare Bereich der Adsorptionsisotherme wird zur Bestimmung der Monoschichtkapazität verwendet, aus der die spezifische Oberfläche unter Verwendung des molekularen Querschnittsbereichs des Adsorbats berechnet wird.
Stickstoff bei 77 K ist das häufigste Adsorbat, da es kostengünstig, leicht verfügbar und sein molekularer Querschnittsbereich gut bekannt ist. Krypton wird für Materialien mit geringer Oberfläche unter 0,5 m/g verwendet, und Argon bietet Vorteile für die Analyse von Zeolithen und mikroporösen Materialien.
Die Messung erfordert 0,1 bis 100 m Gesamtoberfläche im Probenröhrchen. Das Ausgasen unter Vakuum oder strömendem Gas entfernt adsorbiertes Wasser und Verunreinigungen, ohne die Probenstruktur zu verändern. Das Probenröhrchen wird in flüssigen Stickstoff getaucht, und bekannte Dosen des Adsorbatgases werden eingeleitet, während der Druck überwacht wird.
Die BET-Analyse wird durch die Barrett-Joyner-Halenda-Methode für die Porengrößenverteilung und die t-plot-Methode für die äußere Oberfläche und das Mikroporenvolumen ergänzt. Die IUPAC klassifiziert Adsorptionsisothermen in sechs Typen, die die Porenstruktur anzeigen: mikroporös, mesoporös, makroporös oder nicht porös.
Anwendungen umfassen die Katalysatorcharakterisierung, bei der die Oberfläche mit der Dichte aktiver Zentren zusammenhängt, die pharmazeutische Entwicklung, bei der die Auflösungsrate von der Oberfläche abhängt, und die Qualitätskontrolle von Adsorbentien, Rußen und Baumaterialien. Moderne automatisierte Instrumente messen mehrere Proben gleichzeitig mit 24-Proben-Karussells.
