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物理吸附中孔的分類

 更新時間:2016-03-22 點擊量:1944

 

 

    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合會(International Union of Pure and Applied Chemistry )(IUPAC) 根據孔隙直徑大小而區分的。
    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越復雜,孔隙越發達,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、玻璃等少數密實材料外,絕大多數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,是現在熱門的研究內容。
 
    孔隙越發達、孔形態越復雜,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,孔結構越發達,孔形態越復雜,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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