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孔徑分布中孔的分類

來源:貝士德儀器科技(北京)有限公司   2014年05月07日 13:58  

 

    孔的分類:
    1、按是否與外界連通,孔可以分為開孔和閉孔。其中與外界連通的空腔和孔道稱為開孔,不與外界連通的稱為閉孔。開孔與閉孔的產(chǎn)生和形態(tài)可在材料制備或處理過程中根據(jù)需要進(jìn)行工藝調(diào)整來控制。
    2、按照孔隙直徑大小分類:大孔、中孔(介孔)、微孔。
    這是根據(jù)純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(International Union of Pure and Applied Chemistry )(IUPAC) 根據(jù)孔隙直徑大小而區(qū)分的。
    大孔(φ≥50nm或500?);
    中孔(2nm或20?≤φ≤50nm或500)。中孔又稱過渡孔,沒有中孔或小孔的劃分,統(tǒng)稱中孔或介孔;
    微孔(φ≤2nm或20?);
    3、按照孔的幾何形狀分類:墨水瓶孔、楔形孔、柱狀孔等。

問:什么是孔?孔的分類?為什么材料的孔形態(tài)越復(fù)雜,孔隙越發(fā)達(dá),其對(duì)氣體的吸附作用就會(huì)越強(qiáng)?

答:要回答這個(gè)問題,首先要對(duì)孔進(jìn)行定義及分類。

    什么是孔?
    在我們生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中能夠接觸到各種材料,其中除了鋼鐵、玻璃等少數(shù)密實(shí)材料外,絕大多數(shù)材料在內(nèi)部都有一些孔道存在,這些孔道在不同的學(xué)科上有不同的叫法,所代表的意義也不一樣。

    在多孔材料的研究中,孔指的是材料中的開孔和閉孔。其中,與外界連通的空腔和孔道稱為開孔,不與外界連通的稱為閉孔。與之相關(guān)聯(lián)的概念如:孔徑、孔容、孔分布、孔體積等,這些孔占據(jù)的的體積可能比材料的物質(zhì)組成本身還要大,形態(tài)各異,直徑也各不相同。這些孔的喉道的大小、分布的不同及各種各樣的幾何形狀,使得材料的物理性質(zhì)各不相同,從而產(chǎn)生了不同的用處,對(duì)于其制備及處理的研究非常重要,是現(xiàn)在熱門的研究?jī)?nèi)容。
 
    孔隙越發(fā)達(dá)、孔形態(tài)越復(fù)雜,會(huì)使得材料內(nèi)部的比表面積越大。以活性炭舉例,通過KOH活化制備的竹活性炭,其比表面積zui大可以達(dá)到2752m2/g(《KOH活化制備高比表面積竹活性炭研究》湖州師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院 余梅芳、胡曉斌、王康城、尹暉),也就是說,1克活性炭所包含的比表面積,幾乎可以達(dá)到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)的面積。

    由于分子間引力(主要是范德華力)的存在,通過材料中的孔的氣體分子會(huì)被材料內(nèi)部孔表面的分子所吸引,即發(fā)生吸附。當(dāng)材料的比表面積越大,通過其孔的氣體與材料的接觸面積也就越大,能夠容納的氣體分子就會(huì)越多。而且當(dāng)孔形態(tài)比較復(fù)雜時(shí),尤其是當(dāng)氣體分子直徑略小于材料的孔直徑時(shí),氣體分子遇到孔表面的材料分子后非常難以跑出來,即不容易被脫附。在這種情況下,孔結(jié)構(gòu)越發(fā)達(dá),孔形態(tài)越復(fù)雜,尤其是微孔比例大時(shí),材料的比表面積越大,因此單位質(zhì)量的材料吸附的氣體的量就會(huì)越大,材料對(duì)氣體的吸附功能就越強(qiáng)。

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