L’analyse de surface spécifique BET est la méthode standard pour mesurer la surface spécifique des matériaux solides. La technique, développée par Brunauer, Emmett et Teller en 1938, étend le modèle d’adsorption monocouche de Langmuir à l’adsorption multicouche. Elle est essentielle pour caractériser les catalyseurs, adsorbants, produits pharmaceutiques et nanomatériaux où la surface spécifique régit les performances.
La théorie BET suppose que les molécules de gaz s’adsorbent sur une surface solide en couches infinies, que chaque couche suit la cinétique de Langmuir et que l’enthalpie d’adsorption de la première couche diffère des couches suivantes qui ressemblent à la condensation. L’équation BET relie la pression relative au volume de gaz adsorbé. La région linéaire de l’isotherme d’adsorption est utilisée pour déterminer la capacité monocouche, à partir de laquelle la surface spécifique est calculée en utilisant la section transversale moléculaire de l’adsorbat.
L’azote à 77 K est l’adsorbat le plus courant car il est peu coûteux, facilement disponible et sa section transversale moléculaire est bien établie. Le krypton est utilisé pour les matériaux à faible surface spécifique en dessous de 0,5 m²/g, et l’argon offre des avantages pour l’analyse des zéolites et des matériaux microporeux.
La mesure nécessite 0,1 à 100 m² de surface totale dans le tube d’échantillon. Le dégazage sous vide ou sous gaz dynamique élimine l’eau adsorbée et les contaminants sans altérer la structure de l’échantillon. Le tube d’échantillon est immergé dans l’azote liquide et des doses connues du gaz adsorbat sont introduites tandis que la pression est surveillée.
L’analyse BET est complétée par la méthode Barrett-Joyner-Halenda pour la distribution de taille des pores et la méthode t-plot pour la surface externe et le volume microporeux. L’IUPAC classe les isothermes d’adsorption en six types qui indiquent la structure des pores : microporeuse, mésoporeuse, macroporeuse ou non poreuse.
Les applications incluent la caractérisation des catalyseurs où la surface spécifique est liée à la densité de sites actifs, le développement pharmaceutique où la vitesse de dissolution dépend de la surface, et le contrôle qualité des adsorbants, noirs de carbone et matériaux de construction. Les instruments automatisés modernes mesurent plusieurs échantillons simultanément avec des carrousels de 24 échantillons.
