Мезопористые материалы

Определение физических характеристик материалов с развитой внутренней структурой связано с измерением таких параметров, как:

• удельная поверхность (м²/г)
• удельный объем пор (м³/г)
• распределение пор по размерам

Для определения перечисленных параметров основной методикой считается физическая адсорбция газа. Результатом является изотерма адсорбции - зависимость количества адсорбированного вещества от парциального давления этого вещества в газовой фазе при постоянной температуре.

Изотермы адсорбции в мезопористых телах (материалы с порами от 2 до 50 нм) имеют ряд характерных особенностей вследствие того, что в них, кроме адсорбции, происходит капиллярная конденсация.

В качестве примера материала подобного типа может быть взят диоксид титана:

Изотерма адсорбции азота на мезопористом диоксиде титана приведена ниже.

Выбранный материал обладает удельной площадью поверхности 95,451 м²/г (по методу БЭТ) и порами, расположенными преимущественно в диапазоне от 3 до 12 нм (по методу Баррета-Джойнера-Халенды).

Определение характеристик твердых тел методом измерения физической адсорбции осуществляется с помощью порозиметров типа Surfer от Thermo Scientific. Используемый в приборе Surfer статический волюметрический принцип адсорбции газа позволяет исследовать микроструктуру твердых тел и порошков при полном контроле давления и температуры. Общий принцип измерения состоит в том, что прибор шаг за шагом повышает давление над предварительно дегазированным образцом от 0 до давления насыщенного пара. В таком эксперименте измеряется 2 параметра: равновесное давление и соответствующий объем адсорбированного газа. Встроенное программное обеспечение, интерпретируя полученные данные, позволяет определить такие характеристики материала, как удельная поверхность, удельный объем пор, распределение мезопор по размерам.

Для исследования мезопористых материалов типа оксидов кремния, алюминия, циркония, углеродных материалов, алюмосиликатов оптимальной конфигурацией прибора является Surfer Standard и минимальная версия Surfer Lite.

Литература:

Карнаухов А.П. Адсорбция. Текстура дисперсных и пористых материалов. — Новосибирск: Наука, 1999. — 470 с.