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物理吸附中孔的分類

 更新時間:2016-03-22 點擊量:1900

 

 

    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。開孔與閉孔的產生和形態(tài)可在材料制備或處理過程中根據需要進行工藝調整來控制。
    2、按照孔隙直徑大小分類:大孔、中孔(介孔)、微孔。
    這是根據純粹與應用化學聯(lián)合會(International Union of Pure and Applied Chemistry )(IUPAC) 根據孔隙直徑大小而區(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)越復雜,孔隙越發(fā)達,其對氣體的吸附作用就會越強?

答:要回答這個問題,首先要對孔進行定義及分類。

    什么是孔?
    在我們生產生活和科學研究中能夠接觸到各種材料,其中除了鋼鐵、玻璃等少數(shù)密實材料外,絕大多數(shù)材料在內部都有一些孔道存在,這些孔道在不同的學科上有不同的叫法,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。與之相關聯(lián)的概念如:孔徑、孔容、孔分布、孔體積等,這些孔占據的的體積可能比材料的物質組成本身還要大,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各不相同,從而產生了不同的用處,對于其制備及處理的研究非常重要,是現(xiàn)在熱門的研究內容。
 
    孔隙越發(fā)達、孔形態(tài)越復雜,會使得材料內部的比表面積越大。以活性炭舉例,通過KOH活化制備的竹活性炭,其比表面積zui大可以達到2752m2/g(《KOH活化制備高比表面積竹活性炭研究》湖州師范學院生命科學學院 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,幾乎可以達到一個標準足球場的面積。

    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被材料內部孔表面的分子所吸引,即發(fā)生吸附。當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越多。而且當孔形態(tài)比較復雜時,尤其是當氣體分子直徑略小于材料的孔直徑時,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,孔結構越發(fā)達,孔形態(tài)越復雜,尤其是微孔比例大時,材料的比表面積越大,因此單位質量的材料吸附的氣體的量就會越大,材料對氣體的吸附功能就越強。
 

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