BET분석 결과 해석: BJH와 t-plot method 기공 특성 분석

BET 분석을 해보신 분이라면 아래 이미지처럼 결과 중에서 BJH 와 t-plot이라는 단어를 보셨을 것 같은데요. 특히 처음 분석 결과를 받았을 때는 이 2가지 결과가 어떤 것을 의미하는지 알기 어렵습니다.

BJH 분석을 통해 얻을 수 있는 주된 정보는 표면에서 *Mesopore의 크기에 따른 부피 분포입니다.

즉, 아래 그래프처럼 특정 크기에 해당하는 기공의 총 부피를 확인하고, 그것을 통해 표면에 어떤 크기의 기공이 얼마나 분포한 지 알 수 있습니다. 참고로 자료의 시료는 대부분의 기공이 10nm 미만에 분포하고 있는 것으로 보이네요.

게다가 촉매나 흡착제와 같이 반응성이 중요한 물질은 기공 크기와 부피에 따라서 그 성능이 매우 달라진다고 하니 더욱 중요하겠습니다.

BJH method가 크기가 2 nm ~ 50 nm인 기공에 대해 분석했다면, t-plot은 기공 크기가 2nm 이하인 micropore의 분포와 비율을 개략적으로 확인하는 데 도움을 줄 수 있습니다.

즉, 미세기공(2nm 이하)에 해당하는 부분의 비표면적과 부피를 확인할 수 있는 것인데요. 그래서 결과는 반드시 t-plot micropore area(미세 기공의 표면적)와 t-plot external surface area(그 외의 부분)가 따라서 나오게 됩니다.

이러한 분석 특성 때문에 t-plot method는 활성탄, 제올라이트, 흡착제 등 미세기공(micropore)이 특히 많은 물질의 표면 기공 분석에 주로 사용됩니다.

BJH 와 t-plot method는 이처럼 서로 보완적인 정보를 제공해 결과를 함께 해석하는 경우 물질의 전체 기공 구조와 표면에 대한 포괄적인 이해가 가능합니다.

하지만 반드시 주의해야 할 점이 있습니다. 두 method 모두 이상적인 조건으로 단순화된 이론적인 모델을 기반으로 하기 때문에 실제 물리적인 특성하고 괴리가 생길 수 있다는 점인데요. 따라서 실제 물질의 복잡한 구조적 특성과 모든 물리적 상호작용을 반영하지는 못할 수 있습니다. 예를 들어 입자 크기가 10nm 인 소재를 분석했을 때 pore size가 10nm 보다 크게 측정되는 경우도 있어 주의를 요합니다.

이를 해결하기 위해 전자 현미경을 통한 표면/입자 이미지 분석을 하거나 다양한 분석을 조합하여 결과를 해석하는 것이 정확한 분석을 위해 큰 도움이 됩니다.