孔的分(fēn)類:
1、按是否與外(wài)界連通,孔可以分(fēn)爲開(kāi)孔和閉孔。其中(zhōng)與外(wài)界連通的空腔和孔道稱爲開(kāi)孔,不與外(wài)界連通的稱爲閉孔。開(kāi)孔與閉孔的産生(shēng)和形态可在材料制備或處理過程中(zhōng)根據需要進行工(gōng)藝調整來控制。
2、按照孔隙直徑大(dà)小(xiǎo)分(fēn)類:大(dà)孔、中(zhōng)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(dà)小(xiǎo)而區分(fēn)的。
大(dà)孔(φ≥50nm或500?);
中(zhōng)孔(2nm或20?≤φ≤50nm或500)。中(zhōng)孔又(yòu)稱過渡孔,沒有中(zhōng)孔或小(xiǎo)孔的劃分(fēn),統稱中(zhōng)孔或介孔;
微孔(φ≤2nm或20?);
3、按照孔的幾何形狀分(fēn)類:墨水瓶孔、楔形孔、柱狀孔等。
問:什麽是孔?孔的分(fēn)類?爲什麽材料的孔形态越複雜(zá),孔隙越發達,其對氣體(tǐ)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(fēn)類。
什麽是孔?
在我(wǒ)(wǒ)們生(shēng)産生(shēng)活和科學研究中(zhōng)能夠接觸到各種材料,其中(zhōng)除了鋼鐵、玻璃等少數密實材料外(wài),絕大(dà)多數材料在内部都有一(yī)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(yī)樣。
在多孔材料的研究中(zhōng),孔指的是材料中(zhōng)的開(kāi)孔和閉孔。其中(zhōng),與外(wài)界連通的空腔和孔道稱爲開(kāi)孔,不與外(wài)界連通的稱爲閉孔。與之相關聯的概念如:孔徑、孔容、孔分(fēn)布、孔體(tǐ)積等,這些孔占據的的體(tǐ)積可能比材料的物(wù)質組成本身還要大(dà),形态各異,直徑也各不相同。這些孔的喉道的大(dà)小(xiǎo)、分(fēn)布的不同及各種各樣的幾何形狀,使得材料的物(wù)理性質各不相同,從而産生(shēng)了不同的用處,對于其制備及處理的研究非常重要,是現在熱門的研究内容。
孔隙越發達、孔形态越複雜(zá),會使得材料内部的比表面積越大(dà)。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(dà)可以達到2752m2/g(《KOH活化制備高比表面積竹活性炭研究》湖州師範學院生(shēng)命科學學院 餘梅芳、胡曉斌、王康城、尹晖),也就是說,1克活性炭所包含的比表面積,幾乎可以達到一(yī)個标準足球場的面積。
由于分(fēn)子間引力(主要是範德華力)的存在,通過材料中(zhōng)的孔的氣體(tǐ)分(fēn)子會被材料内部孔表面的分(fēn)子所吸引,即發生(shēng)吸附。當材料的比表面積越大(dà),通過其孔的氣體(tǐ)與材料的接觸面積也就越大(dà),能夠容納的氣體(tǐ)分(fēn)子就會越多。而且當孔形态比較複雜(zá)時,尤其是當氣體(tǐ)分(fēn)子直徑略小(xiǎo)于材料的孔直徑時,氣體(tǐ)分(fēn)子遇到孔表面的材料分(fēn)子後非常難以跑出來,即不容易被脫附。在這種情況下(xià),孔結構越發達,孔形态越複雜(zá),尤其是微孔比例大(dà)時,材料的比表面積越大(dà),因此單位質量的材料吸附的氣體(tǐ)的量就會越大(dà),材料對氣體(tǐ)的吸附功能就越強。