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孔径分布中孔的分类

 发布时间:2014-09-05 点击量:502

 

    孔的分类:
    1、按是否与外界连通,孔可以分为开孔和闭孔。其中与外界连通的空腔和孔道称为开孔,不与外界连通的称为闭孔。开孔与闭孔的产生和形态可在材料制备或处理过程中根据需要进行工艺调整来控制。
    2、按照孔隙直径大小分类:大孔、中孔(介孔)、微孔。
    这是根据纯粹与应用化学联合会(International Union of Pure and Applied Chemistry )(IUPAC) 根据孔隙直径大小而区分的。
    大孔(φ≥50nm或500?);
    中孔(2nm或20?≤φ≤50nm或500)。中孔又称过渡孔,没有中孔或小孔的划分,统称中孔或介孔;
    微孔(φ≤2nm或20?);
    3、按照孔的几何形状分类:墨水瓶孔、楔形孔、柱状孔等。

问:什么是孔?孔的分类?为什么材料的孔形态越复杂,孔隙越发达,其对气体的吸附作用就会越强?

答:要回答这个问题,首先要对孔进行定义及分类。

    什么是孔?
    在我们生产生活和科学研究中能够接触到各种材料,其中除了钢铁、玻璃等少数密实材料外,绝大多数材料在内部都有一些孔道存在,这些孔道在不同的学科上有不同的叫法,所代表的意义也不一样。

    在多孔材料的研究中,孔指的是材料中的开孔和闭孔。其中,与外界连通的空腔和孔道称为开孔,不与外界连通的称为闭孔。与之相关联的概念如:孔径、孔容、孔分布、孔体积等,这些孔占据的的体积可能比材料的物质组成本身还要大,形态各异,直径也各不相同。这些孔的喉道的大小、分布的不同及各种各样的几何形状,使得材料的物理性质各不相同,从而产生了不同的用处,对于其制备及处理的研究非常重要,是现在热门的研究内容。
 
    孔隙越发达、孔形态越复杂,会使得材料内部的比表面积越大。以活性炭举例,通过KOH活化制备的竹活性炭,其比表面积zui大可以达到2752m2/g(《KOH活化制备高比表面积竹活性炭研究》湖州师范学院生命科学学院 余梅芳、胡晓斌、王康城、尹晖),也就是说,1克活性炭所包含的比表面积,几乎可以达到一个标准足球场的面积。

    由于分子间引力(主要是范德华力)的存在,通过材料中的孔的气体分子会被材料内部孔表面的分子所吸引,即发生吸附。当材料的比表面积越大,通过其孔的气体与材料的接触面积也就越大,能够容纳的气体分子就会越多。而且当孔形态比较复杂时,尤其是当气体分子直径略小于材料的孔直径时,气体分子遇到孔表面的材料分子后非常难以跑出来,即不容易被脱附。在这种情况下,孔结构越发达,孔形态越复杂,尤其是微孔比例大时,材料的比表面积越大,因此单位质量的材料吸附的气体的量就会越大,材料对气体的吸附功能就越强。