(整理)多孔材料化学自学材料-.
材料化学课件6.2 纳米多孔材料
纳米材料制备方法
• 金属颗粒——气相蒸发法，热生长法，金属 羰基化合物热分解或者超声波分解法，金 属离子还原法（硼氢化物、碱金属、辐照、 有机物还原法） • 陶瓷颗粒——孔模板法、反相胶束法、溶胶 凝胶法、液相沉淀法、气相分解或反应沉 积。
纳米材料的类型
• • • • • • 0D 1D 2D 空心结构 复合结构 多孔结构
4 特殊的磁学性质 人们发现鸽子、海豚、蝴蝶、蜜蜂以及生活在水中的 趋磁细菌等生物体中存在超微的磁性颗粒，使这类生物在 地磁场导航下能辨别方向，具有回归的本领。磁性超微颗 粒实质上是一个生物磁罗盘，生活在水中的趋磁细菌依靠 它游向营养丰富的水底。通过电子显微镜的研究表明，在 趋磁细菌体内通常含有直径约为 2×10-2微米的磁性氧化 物颗粒。小尺寸的超微颗粒磁性与大块材料显著的不同， 大块的纯铁矫顽力约为 80安／米，而当颗粒尺寸减小到 2×10-2微米以下时，其矫顽力可增加1千倍，若进一步减 小其尺寸，大约小于 6×10-3微米时，其矫顽力反而降低 到零，呈现出超顺磁性。利用磁性超微颗粒具有高矫顽力 的特性，已作成高贮存密度的磁记录磁粉，大量应用于磁 带、磁盘、磁卡以及磁性钥匙等。利用超顺磁性，人们已 将磁性超微颗粒制成用途广泛的磁性液体。
量子尺寸效应
•当粒子尺寸下降到某一值时，金属费米能级附近的电子能级 由准连续变为离散能级的现象和纳米半导体微粒存在不连续 的最高被占据分子轨道和最低未被占据的分子轨道能级，能 隙变宽现象均称为量子尺寸效应。 •能带理论表明，金属费米能级附近电子能级一般是连续的， 这一点只有在高温或宏观尺寸情况下才成立。对于只有有限 个导电电子的超微粒子来说，低温下能级是离散的，对于宏 观物体包含无限个原子(即导电电子数N→∞)，由
•超微颗粒的表面具有很高的活性，在空气中 金属颗粒会迅速氧化而燃烧。如要防止自燃， 可采用表面包覆或有意识地控制氧化速率， 使其缓慢氧化生成一层极薄而致密的氧化层， 确保表面稳定化。利用表面活性，金属超微 颗粒可望成为新一代的高效催化剂和贮气材 料以及低熔点材料。
材料化学中的多孔材料的制备与应用
材料化学中的多孔材料的制备与应用材料化学是一门研究材料结构、性能和制备方法的学科，其中多孔材料是材料化学领域中的一个重要研究方向。
多孔材料具有独特的孔隙结构和表面特性，广泛应用于催化剂、吸附材料、分离膜等领域。
本文将介绍多孔材料的制备方法和应用。
一、多孔材料的制备方法多孔材料的制备方法多种多样，常见的有模板法、溶胶-凝胶法和气相法等。
模板法是一种常用的制备多孔材料的方法。
它利用模板物质的作用，在模板物质周围形成孔隙结构。
常见的模板物质有有机分子、无机盐和生物大分子等。
例如，使用聚合物作为模板，可以通过聚合物的热解或溶解来制备多孔材料。
溶胶-凝胶法是一种将溶胶转化为凝胶的方法。
溶胶是指由固体颗粒或分子均匀分散在液体中形成的胶体系统。
凝胶是指溶胶在外界条件下发生凝胶化，形成固体的过程。
通过调控溶胶的成分和条件，可以制备出具有不同孔隙结构和表面性质的多孔材料。
气相法是一种利用气相反应来制备多孔材料的方法。
它通过控制气相反应的条件，使气相中的物质在固体表面上发生反应，形成多孔结构。
常见的气相法包括热解法、气相沉积法和气相扩散法等。
例如，通过热解法可以制备出具有高比表面积和孔隙度的多孔材料。
二、多孔材料的应用多孔材料在催化剂、吸附材料和分离膜等领域有着广泛的应用。
在催化剂领域，多孔材料被广泛应用于催化剂的载体和催化反应的催化剂。
多孔材料具有高比表面积和孔隙度，可以提供更多的活性位点和反应通道，提高催化剂的催化性能。
例如，将金属纳米颗粒负载在多孔材料上，可以制备出高效的催化剂，用于有机合成和能源转换等领域。
在吸附材料领域，多孔材料被广泛用于气体和液体的吸附分离。
多孔材料具有丰富的孔隙结构和表面化学性质，可以选择性地吸附不同分子。
例如，将多孔材料应用于水处理领域，可以去除水中的重金属离子和有机污染物，实现水的净化和回收利用。
在分离膜领域，多孔材料被广泛应用于气体和液体的分离和纯化。
多孔材料具有可调控的孔隙结构和分子筛效应，可以实现对不同分子的选择性分离。
材料科学中的新型多孔材料
材料科学中的新型多孔材料新型多孔材料是材料科学领域的研究热点，它们具有复杂的孔隙结构、高比表面积和能量转换效率，因此，它们在能量、环境、催化和生物科学等领域中具有广阔的应用前景。
本文将介绍新型多孔材料的种类、制备方法及其应用。
一、种类1. 多孔有机材料：这类材料通常是由碳、氮、硫等原子组成的分子或聚合物，具有高度可控的化学结构和孔隙结构。
例如，具有介孔结构和有机基团功能的介孔有机材料，被广泛应用于吸附、催化、气体分离和储能等领域。
2. 金属有机框架材料：这类材料由金属离子和有机配体构成的框架结构，具有高比表面积和大孔径，且能够通过有机配体的变化而形成不同孔径大小和形状的多孔结构。
金属有机框架材料在气体吸附、储氢、荧光探针和催化反应等领域中有广泛的应用。
3. 无机多孔材料：这类材料通常是由氧化物或硅酸盐的纳米颗粒组成的多孔球体或类似多面体，具有大孔径、高表面积和良好的力学性能。
无机多孔材料在催化、吸附、生物成像和储能等领域中具有广泛的应用。
二、制备方法1. 模板法：这是最常使用的制备多孔材料的方法之一。
其基本思路是利用一个无机或有机模板，在化学或物理条件下形成孔道、孔壁和孔径一致的多孔结构，在去除模板后获得多孔材料。
模板法因其简单易行、控制性好的特点，已成为制备多孔材料的重要手段。
2. 溶剂挥发法：这是利用溶剂挥发引起相分离或晶体生长从而形成孔道、孔壁和孔径一致的多孔结构的方法。
该方法可以不使用模板，从而获得更大的设计和控制自由度，也可以将多种材料组合在一起形成复合多孔材料。
3. 自组装法：这是利用分子间相互作用力从而形成自组装孔道的方法。
该方法可以通过简单的化学操作获得高度可控的孔径、孔隙结构和孔壁厚度。
其中，硅烷自组装法在制备无机多孔材料方面具有独特的优势。
三、应用1. 催化：多孔材料因其高比表面积和可控结构而成为催化领域的研究热点。
高度可控的微孔、介孔和大孔径结构可以调节物质的吸附和扩散性能，从而优化反应中的催化性能。
第12章多孔材料
常见的多孔材料
非晶多孔材料： 非晶多孔材料： 硅胶，氧化铝胶，色谱固定相； 粘土，活性炭等，吸附剂； 结晶多孔材料： 结晶多孔材料： 沸石，氧化硅，MOFs, COFs等，多相催化 剂载体。
3
2. 沸石类材料及结构
特征
4
分子筛可筛分不同大小分子 普通筛子 小于筛孔的物质可以过筛， 小于筛孔的物质可以过筛，大于筛 孔的物质过不去。 孔的物质过不去。 分子筛 小于筛孔的分子进入分子筛后被吸 大于筛孔的分子进不去， 附．大于筛孔的分子进不去，从分 子筛晶粒之间的空隙通过。 子筛晶粒之间的空隙通过。
5
天然沸石的名称多与发现地和发现 者有关 人工合成的沸石常以发现者的工作 单位命名 ： 代表Zeolite Socony Mobil 如：ZSM代表 代表
6
国际分子筛学会(IZA)委员会 委员会 国际分子筛学会 根据IUPAC命名原则： 命名原则： 根据 命名原则 给每个确定的骨架结构赋予一个代码， 给每个确定的骨架结构赋予一个代码， 三个英文字母组成） （三个英文字母组成） 例：FAU代表八面沸石 代表八面沸石 相同结构可有不同组成
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3. 其它类型沸石
EMT的骨架类型是八面沸石 的骨架类型是八面沸石FAU的一个最简 的骨架类型是八面沸石 的一个最简 单的六方类似物。 单的六方类似物。在EMT中，扭曲的β笼层之 中 扭曲的β 间是镜像的关系。 间是镜像的关系。
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γ笼和八角柱笼连接则形成了MER沸石分子筛 笼和八角柱笼连接则形成了 沸石分子筛 γ笼
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2. 沸石与分子筛的主要性质 组成可调， 组成可调，孔道规则且孔径在多数 分子的尺寸 非常高的表面积和吸附容量 孔道对吸附物有形状选择性 热/化学稳定性 化学稳定性 易再生
多孔材料在化学研究中的应用
多孔材料在化学研究中的应用在化学研究中，多孔材料是一个非常值得关注的研究领域。
它们拥有着很多优异的性质和广泛的应用前景，如催化、分离、吸附、传感等。
本文将从多孔材料的定义、类型、特性及应用方面探讨它们在化学研究中的应用。
一、多孔材料的定义和类型多孔材料是指具有很多空隙或孔隙的材料。
孔隙的直径可以从几个纳米到几个微米不等。
按照孔隙的直径分为超微孔（<2nm）、介孔（2-50nm）以及大孔（>50nm）。
多孔材料可以分为无机多孔材料和有机多孔材料。
无机多孔材料主要包括金属有机框架（MOFs）、介孔硅材料、硅铝酸盐、氧化物等。
有机多孔材料包括有机聚合物、柔性多孔材料等。
二、多孔材料的特性多孔材料拥有很多独特的特性，如高比表面积、可调孔径、无序孔道等。
首先，多孔材料的高比表面积意味着它们能够提供更多的表面反应区域。
这种高比表面积可导致更高的催化反应速率和更好的吸附性能。
其次，多孔材料的可调孔径意味着研究者可以通过控制孔径来实现不同的分离效果。
例如，将孔径控制在分子大小的尺度下，就可以实现选择性分离物质，如氧气和氮气的分离。
最后，多孔材料的无序孔道可以为材料提供更大的孔隙度和更高的表面扩散系数。
这样的无序孔道可以降低分子的束缚力，并且可以为分子提供更多的扩散通道。
三、多孔材料在化学研究中的应用多孔材料的应用非常广泛，下面将从催化、分离、吸附、传感等几个方面来阐述多孔材料在化学研究中的应用。
1. 催化多孔材料在催化领域中的应用十分广泛。
由于其高比表面积、可控制孔径和无序孔道等特性，多孔材料能够提供更多的反应区域，增加反应速率，并且可以实现催化剂的再生利用等优秀性能。
例如，金属有机框架（MOFs）是一种新型的多孔材料，具有结构多样性和高比表面积等特点，是一类理想的催化剂载体。
MOFs可以改变分子与催化剂之间的相互作用，增加反应的活性，提高反应速率和选择性。
2. 分离多孔材料在分离领域中的应用十分广泛。
第八章_多孔材料精编版
• （2）成核
成核分初次成核和二次成核。初次 成核发生在无晶体的体系中，是纯粹的 液相机理。二次成核需要晶体的存在来 催化成核步骤，从晶种的表面掉下来的 细微粉末作为晶化的核。流体经过晶体 表面时，能吹扫下极小的准晶体的实体， 这些极小的实体可以变成晶化的核。陈 化和有选择性的晶化等也能影响成核。 凝胶溶解和成核常常发生在无定形凝胶 固体和溶液的边界。
• （1）凝胶
最典型的沸石合成是将较强碱性的铝酸盐 和硅酸盐混合在一起，保持在一定温度(一般为 60–180℃)和自生压力下几小时到几天。硅酸 盐和铝酸盐混合后的情况较为复杂，因为通常 是沸石合成体系含有液相和凝胶组分，凝胶的 生成和溶解使溶液中各种物种的浓度可能发生 变化，但是在沸石生成过程中，某些物种能维 持动态平衡，因此研究凝胶相仍然很困难，还 没有特别好的实验手段来详细地研究凝胶相的 结构和变化。
• （5）晶种
晶种对某些分子筛的生成有决定性 作用，尤其特别在轻微过饱和度下，直 接成核不能发生，晶种提供全部生长面。 晶种也可能诱导成核。晶种的加入会缩 短晶化时间和抑制杂晶的生长。
添加剂的作用
• 微孔材料合成经常涉及到添加剂的使用， 这些添加剂可以是碱金属离子或有机客体 分子。有机阳离子不只是简单地起着平衡 电荷作用，在沸石生成过程中起着决定最 终产物结构的重要作用，因此这些有机阳 离子通常被称作为结构导向剂或模板剂。 有机添加剂从以下几方面影响合成：(1)孔 道填充作用、(2)无机结构单元的有序化： 结构导向作用和模板作用、(4)平衡骨架电 荷、(5)改变凝胶化学性质。
• （2）高硅沸石的模板剂
•
模板剂分子越大，得到晶体产物的可
能性越小。高硅沸石合成中的模板剂通常
是中等疏水的。模板剂分子的尺寸和形状
化学方法制备多孔材料及其在催化中的应用
化学方法制备多孔材料及其在催化中的应用引言：多孔材料是近年来材料科学中的研究热点之一。
在过去的几十年中，化学方法制备多孔材料的技术得到了快速的发展，其在催化领域中的应用也日益广泛。
本文将介绍几种常见的化学方法制备多孔材料的技术，并探讨其在催化中的应用。
一、模板法制备多孔材料模板法是一种常见的制备多孔材料的方法。
通过选择适当的模板材料，可以得到具有不同孔径和孔结构的多孔材料。
一种常见的模板法是利用硬模板，如聚苯乙烯微球或硅胶微球作为模板，在其表面形成包覆层，然后通过煅烧或化学溶解来去除模板，得到多孔材料。
这种方法制备的多孔材料具有均匀的孔径和良好的结构稳定性，被广泛应用于催化领域中的吸附、分离和催化反应等。
二、溶剂挥发法制备多孔材料溶剂挥发法是一种简便、低成本的制备多孔材料的方法。
通过选择适当的溶剂和多孔材料前驱体，溶解前驱体于溶剂中，并在溶剂挥发时形成多孔结构。
溶剂挥发法制备的多孔材料具有较大的比表面积和丰富的孔体积，可用于吸附、分离和催化反应等领域。
三、气-液界面法制备多孔材料气-液界面法是一种利用界面活性剂在气-液界面上自组装形成多孔材料的方法。
通过选择不同的界面活性剂和表面活性剂，可以调控多孔材料的孔结构和孔径。
该方法制备的多孔材料具有可调控的孔结构和较大的比表面积，可用于催化反应、分离纯化和储能等方面。
四、多孔材料在催化中的应用多孔材料在催化中具有重要的应用价值。
首先，多孔材料具有较大的比表面积和丰富的孔结构，可提供更多的活性位点，提高催化反应的效率。
其次，多孔材料具有可调控的孔结构，可以调节反应物分子的扩散速率和催化剂表面与反应物的接触面积，实现选择性催化。
此外，多孔材料还可以作为载体用于催化剂的负载，提高催化剂的稳定性和寿命。
结论：化学方法制备多孔材料是一种重要的技术手段，可以得到具有可调控的孔结构和较大比表面积的多孔材料。
这些多孔材料在催化领域中有着广泛的应用，包括吸附、分离和催化反应等。
多孔材料有哪些
多孔材料有哪些
多孔材料是一种具有很多小孔的材料，这些小孔通常具有微米或亚微米的尺寸。
多孔材料由于具有高比表面积和丰富的内部空间，常常具有很多独特的性质和应用。
以下是一些常见的多孔材料。
1. 泡沫材料：泡沫材料主要由气体或液体包裹在多孔的固体结构中组成，常见的有聚合物泡沫、金属泡沫等。
泡沫材料具有低密度、吸音、隔热等特点，广泛应用于建筑、航空航天、交通工具等领域。
2. 水凝胶：水凝胶是一种含有大量水分子的骨架结构材料，具有良好的可逆可变形性和高吸水性。
水凝胶可以用于生物医学领域的药物缓释、组织工程、人工器官等。
3. 多孔陶瓷：多孔陶瓷是由粉末经过成型、烧结等工艺制成的，具有高温稳定性、化学惰性等特点。
多孔陶瓷广泛应用于过滤、分离、催化等领域。
4. 炭材料：炭材料是以天然或合成的有机物为原料，在高温下经过炭化和活化等处理制得的材料，具有高孔隙度、高比表面积和良好的化学稳定性。
炭材料广泛应用于超级电容器、催化剂、吸附剂等。
5. 多孔金属材料：多孔金属材料是由金属粉末或金属薄片经过成型和烧结等工艺制得的，具有高孔隙度和良好的导热性、导电性等特点。
多孔金属材料广泛应用于过滤、吸附、催化、传
热等领域。
6. 多孔聚合物材料：多孔聚合物材料是通过聚合物的溶液、发泡、相分离等方法制得的，具有低密度、高孔隙度和良好的柔韧性等特点。
多孔聚合物材料广泛应用于吸附剂、分离膜等领域。
以上所列举的多孔材料只是众多多孔材料中的一部分，随着科技的发展以及人们对新领域的探索，新型的多孔材料不断涌现，为各个领域带来新的可能性。
第十一章多孔材料
一般说来，材料的孔径小，则气体的渗透性差而选择 透过性好；材料的孔径大，则气体的渗透性好而选择透过 性差。介孔材料两方面性能都好，因而受到广泛重视。
O
Si
O
O
O
SiO44- (单聚正硅酸根 )
从 O － Si 连 线投影， 得到平面 图形，中心是 Si 和一个 O 的重叠， 则单聚正硅酸根可表示如右图：
焦硅酸根 Si2O76二聚硅酸根
硅氧四面体共用两个顶点，可连接成长链 ：
通式 [ Si n O 3n + 1 ] ( 2n + 2 ) 这种链状硅酸根之间，通过阳离子相互结合成束，即 成纤维状硅酸盐，如石棉。
石棉
硅氧四面体共用两 个顶点，形成环状阴 离子结构 ：如绿柱石 Be3Al2(SiO3)6
SiO44- 共三个顶点相联，可形成片状（层状）结构，层 与层之间通过阳离子约束，得片层状硅酸盐。
如云母 KMg3 ( OH )2 Si3 AlO10
金云母
SiO44- 共用四个顶点，结成三维网络状结构，如沸石类。 沸石有微孔，有笼，有吸附性。孔道规格均一。
b) 分子筛转化机理
沸石的生成涉及硅酸根与铝酸根的缩聚反应；溶胶的 形成、结构和转变，凝胶的生成和结构；沸石的成核，沸 石的晶体生长以及硅酸根的聚合态和结构；硅铝酸根的结 构，亚稳相的性质和转变等。
ⅰ）、固相转变机理
固相转变机理也称为固相机理，由D. W. Breck和E. M. Flanigen在对硅酸盐化学分析和电镜研究的基础上提出来 的。他们发现，沸石晶化过程总是伴随着无定形凝胶固相 的形成，而初始凝胶的组成总是和最终沸石产物的组成相 似。
（整理）多孔材料化学自学材料-
（整理）多孔材料化学自学材料-多孔材料化学引言什么是材料？材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
――师昌绪主编：《材料大辞典》p.58材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一些机器、器件、结构和产品”美国科学院、美国工程院联合编写《材料：人类的需求》综合起来较好的定义：材料是人类社会能够接受的、经济地制造有用器件的物质材料的分类按材料的组成分类金属材料钢铁材料、非铁材料、合金有机高分子材料天然的、合成的无机非金属材料陶器、瓷器、水泥、玻璃、耐火材料、新型陶瓷复合材料按材料的用途分类结构材料：支撑件、连接件、传动件、紧固件等功能材料：磁性材料、电子材料、信息记录材料、光学材料、敏感材料、能源材料、生物医学材料等结构材料与功能材料的划分并不严格按材料内部原子排列情况分类晶态材料非晶态材料液态材料气态材料从材料尺度角度分类三维材料块体材料二维材料薄膜、涂层等(金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜、耐磨涂层)一维材料纤维、晶须等 (光导纤维、高强纤维)零维材料粉体新材料的发展方向高性能化、高功能化、高智能化复合化极限化仿生化环境友好化定义：材料化学是材料科学的一个重要组成部分，在化学学科中通常也称为“固体化学”。
材料化学介绍的是从化学角度来进行材料科学研究所需要的基本知识。
研究内容材料中原子、离子或分子的排列方式、不同组成间的化学反应等材料制备工艺过程中的化学问题材料的化学性质以及其他各类性质中的化学因素材料的化学效能如何材料的四要素成份/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系第一章绪论1.1 什么是多孔化合物(多孔物质，多孔材料)？多孔化合物与以多孔化合物为主体的多孔材料，它们的共同特点是具有规则而均匀的孔道结构：孔道的大小、形状；孔道的维数、孔道的走向、孔壁的组成与性质。
孔道的大小尺寸是多孔结构中最重要的的特征。
根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔材料（porous material）可按孔径大小分为三类：小于2纳米为微孔(micropore); 2～50纳米为介孔(mesopore)，意思是介于微孔和大孔之间；大于50纳米为大孔(macropore)。
多孔材料的制备和应用
多孔材料的制备和应用多孔材料是一种具有许多小孔和孔道的材料，可以按照其材料种类、制备方式等不同的特征进行分类。
这种材料在化学、生物、材料等领域中有广泛的应用，例如催化剂、吸附剂、分离材料等。
本文将从多个角度介绍多孔材料的制备和应用。
一、多孔材料的制备1.溶胶-凝胶法（Sol–gel process）该方法是一种利用溶胶和凝胶的构象转变来制备多孔材料的方法。
首先将一种溶胶和另一种溶剂混合，并加入催化剂。
溶胶通过溶解催化剂，触发了反应，并凝胶化成一种固体材料。
性能良好的多孔材料通常需要经过高温处理得到。
2.氧化还原法（Redox process）氧化还原法是利用氧化还原反应（redox reaction）来制备多孔材料的方法。
在该法中，通常使用两种不同材料之间的氧化还原作用来形成孔隙。
钛酸铋（TiO2-Bi）是一种常见的多孔材料，其制备过程从阳极化铋开始，然后向铋中添加氢氧化钠（NaOH），使其脱水并形成多孔材料。
3.气凝胶法（Aerogels）气凝胶法是以超临界流体干燥为基础的一种制备多孔材料的方法。
在该方法中，将稀有气体如氦气和二氧化碳加入混合物中，并使之达到超临界状态，然后将混合物凝胶化。
这种材料被称为气凝胶，并被广泛应用于隔热、吸声等方面。
二、多孔材料的应用1.吸附剂多孔材料的一个主要应用是作为吸附剂，用于除去液态或气态中的污染物质。
当水或气体通过多孔材料时，它会被材料中的孔洞捕捉，从而有效地除去污染物。
常见的吸附材料包括活性炭、沥青和硅胶。
2.分离材料多孔材料还广泛应用于分离材料领域。
例如，通过使用多孔材料如分离膜，可以将不同种类的液体和气体分离开来。
多孔材料的结构可以精确控制，从而允许将不同的分子大小和形状分离开来。
3.催化剂多孔材料还被广泛用作催化剂，这是由于它们的高表面积和可调控的孔径大小。
常用的多孔催化材料包括散担催化剂、载体型催化剂和交联多孔聚合物催化剂。
多孔材料的结构可以精确控制，从而允许对催化剂活性、选择性和稳定性进行更好的控制。
多孔材料
多孔材料结课论文李翔无机0801 20081410611 1.制备方法目前制各中孔发达的多孔炭的方法主要有：催化活化法、聚合物共混炭化法、有机凝胶炭化法和模板法。
催化活化法:催化活化法较早应用于制备中孔炭材料。
这种方法通常是在炭材料中添加金属化合物组分，以增加炭材料微孔内部表面活性点。
活化时，包含有金属的纳米颗粒在炭基体中发生迁移，从而使微孔扩充为中孔，或金属材料周围的炭原子优先发生氧化作用在炭材料中形成中孔。
Tomita等研究了Ni颗粒对煤气化反应的催化作用，在1985年他们发现载Ni的煤炭部分气化，炭中出现了10nra左右的中孔。
由于中孔的孔径与炭表面的Ni颗粒尺寸非常相近，他们推断是炭基体上催化剂颗粒在气化过程中产生的点蚀造成了中孔的形成。
Shimazaki 用如下的方式制备的PAN基活性炭纤维也具有大的中孔孔容：Ti02粒子(O．05-4)．1 mm)与丙烯腈物理混合然后成丝，在225℃预氧化，900℃水蒸气活化，制得的多孔炭含有大量的中孔，与没有加Ti02的活性炭纤维相比，加了Ti02制备的活性炭纤维对维生素B12有更大的吸附能力。
Taimai等利用稀土金属有机化合物作为添加剂以石油沥青为原料制得了中孔率高的多孔炭。
刘植昌等也以金属有机化合物二茂铁为添加剂，加入到中温煤沥青利用乳化法制备含铁沥青球，活化后制得了比表面积以及中孔容积都有较大增加的沥青基球状活性炭。
加入二茂铁后的多孔炭中不仅出现了2rim和4rim的中孔，而且在30～50nm处的中孔也比较发达。
聚合物共混炭化法:混合聚合物炭化法是由两种聚合物(一种是热处理后转变成炭的炭前驱体聚合物，另外一种是通过加热脱去形成孔隙的聚合物)以物理或化学方法混合成型，在炭化阶段，形成气体的聚合物消失，在炭前驱体中留下了孔隙，孔隙的容量用两种聚合物的混合比例控制，而孔隙的大小和形状则由聚合物混合状态控制。
混合聚合物炭化法制备中孔炭的示意图如图1．2所示。
化学技术中如何进行多孔材料的制备
化学技术中如何进行多孔材料的制备多孔材料在化学领域中起着至关重要的作用。
它们具有大量的微孔和介孔结构，因此具备较大的表面积和可调控的孔隙大小，有助于催化反应、吸附分离和能源储存等方面的应用。
本文将介绍几种常见的制备多孔材料的方法，并对其特点进行详细探讨。
一、模板法模板法是制备多孔材料的一种常见方法。
它通过选择合适的模板物质，在其周围沉积材料，并在适当条件下去除模板物质，从而形成具有孔隙结构的材料。
常用的模板物质包括纳米颗粒、多孔胶体、生物质等。
模板法制备的多孔材料具有较高的孔隙度和可调控的孔径大小。
同时，通过选择不同的模板物质和制备条件，可以得到不同形状和结构的多孔材料。
例如，采用硅胶粉末作为模板物质，可以制备出具有球形、管状或片状结构的多孔材料。
二、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种制备无机多孔材料的有效方法。
该方法通过将溶胶中的前驱体分散在溶剂中，形成胶体溶液。
经过一系列处理步骤后，胶体溶液会凝胶化，生成无机凝胶。
最后，通过热处理或化学处理，将无机凝胶转化为多孔材料。
溶胶-凝胶法制备的多孔材料具有较大的孔隙结构和高比表面积。
同时，该方法还可以调控材料的热稳定性、化学稳定性以及孔隙大小。
因此，溶胶-凝胶法成为制备催化剂、吸附材料和分离膜等多孔材料的重要手段。
三、气相沉积法气相沉积法是一种常用的制备碳材料的方法，也适用于制备其他无机多孔材料。
该方法将气相前驱体导入反应器中，在适当的温度和压力下，通过热解、裂解或化学反应形成固体沉积物。
气相沉积法制备的多孔材料具有可调控的孔隙结构、高比表面积和良好的热稳定性。
此外，通过调节反应条件和前驱体的组成，还可以控制材料的晶体结构和形态。
因此，气相沉积法在制备催化剂、电化学材料和气体分离膜等多孔材料方面具有广泛的应用前景。
综上所述，化学技术中有多种方法可以制备多孔材料。
模板法可以得到具有可调控孔径和形态的多孔材料；溶胶-凝胶法可以制备高比表面积和高孔隙度的无机材料；气相沉积法可以得到具有热稳定性和特殊形态的多孔材料。
多孔材料的合成与应用
多孔材料的合成与应用多孔材料是指通过特殊合成方法制备出的具有较大的孔隙结构的材料。
这种材料在吸附、分离、催化等方面有广泛的应用前景。
本文将介绍几种常见的多孔材料及其合成方法、性质以及各自的应用。
一、金属有机骨架材料（MOFs）金属有机骨架材料（MOFs）是一种具有高度可调性的多孔材料。
其基本单元是由有机配体和金属离子组成的骨架结构。
这些骨架结构可以有效地控制气体吸附、分离、催化等方面的性质。
MOFs的合成方法种类繁多，包括溶液热合成、溶剂热合成、水热合成、溶剂挥发法等。
MOFs的应用包括：气体储存、气体分离、催化反应、传感器等。
二、介孔材料介孔材料是一种具有孔径在2~50纳米之间的多孔材料。
介孔材料的合成方法主要包括溶胶-凝胶法、后期合成法、硬模板法等。
介孔材料具有大的比表面积、优良的吸附性能和容易控制孔径等特点，因此被广泛应用于吸附、分离、催化等领域。
其中，介孔硅材料是目前应用最广泛的一种介孔材料。
三、纳米孔材料纳米孔材料的孔径在1~10纳米之间，表面积比介孔材料还要大。
纳米孔材料合成方法包括：电化学法、化学水解法、热解法等。
纳米孔材料具有很高的选择性和灵敏度，因此在催化、生物学、纳米电子学和光电子学等方面的应用被广泛研究。
典型的纳米孔材料有介孔金属硅酸盐、纳米碳管和纳米孔材料等。
四、纳米多孔材料纳米多孔材料是一种应用广泛的多孔材料。
它具有较小的粒径（通常在10~100纳米之间）和高度分化的孔道结构。
纳米多孔材料的合成方法包括：溶剂热法、水热合成、后期合成法等。
纳米多孔材料的应用包括：催化、传感器、药物传递、吸附等。
五、多孔材料在环境领域的应用多孔材料在环境领域有着广泛的应用前景。
如：纳米孔材料可用于水污染物的吸附和去除；介孔材料可用于气体催化处理等。
MOFs、纳米孔材料和纳米多孔材料等均可用于环境污染控制、温室气体捕获、水处理、污泥处理等领域。
六、结论多孔材料因其独特的孔道结构和优异的性质，成为当今材料科学研究的前沿领域。
多孔材料总结
多孔材料总结简介多孔材料是指具有较多孔隙结构的材料，通常由孔隙和固体相组成。
这种特殊的结构使得多孔材料在许多领域具有广泛的应用。
本文将对多孔材料及其相关应用进行概述。
多孔材料的分类根据孔隙尺寸和形状，多孔材料可以分为不同的类别。
最常见的分类方法是根据孔隙尺寸进行分类，可以分为微孔材料、介孔材料和宏孔材料。
1.微孔材料：孔隙尺寸小于2纳米的材料被称为微孔材料。
这种材料通常具有高比表面积和较小的孔隙体积。
2.介孔材料：孔隙尺寸在2纳米到50纳米之间的材料被称为介孔材料。
这种材料具有中等的比表面积和孔隙体积。
3.宏孔材料：孔隙尺寸大于50纳米的材料被称为宏孔材料。
这种材料通常具有较低的比表面积和大的孔隙体积。
多孔材料的制备方法多孔材料的制备方法多种多样，可以根据材料的特性和所需的孔隙结构选择合适的方法。
1.模板法：使用模板或模具来制备多孔材料的方法。
常见的模板材料有硬质模板（如聚合物颗粒）、软模板（如乳液）、生物模板（如细胞）等。
2.溶胶凝胶法：将溶胶物质溶解在溶剂中，然后通过凝胶化过程形成多孔材料。
这种方法可以控制多孔材料的孔隙结构和形状。
3.气相沉积法：通过化学反应，在气相条件下使气体或气态物质转化为固态材料。
这种方法可以制备出具有高比表面积和均匀孔隙结构的多孔材料。
4.喷雾干燥法：将溶液或浆料喷雾成微小液滴，并通过干燥过程形成多孔材料。
这种方法可以制备出颗粒状的多孔材料。
多孔材料的应用领域由于其独特的结构和特性，多孔材料在以下领域具有广泛的应用。
1.催化剂：多孔材料可以作为催化剂的载体，提供更大的表面积和更多的反应活性位点，从而提高催化反应的效率。
2.吸附剂：多孔材料具有较大的孔隙体积和表面积，可以用于气体和液体的吸附分离，如吸附剂在空气净化、水处理和石油提纯中的应用。
3.药物传递：多孔材料可以作为药物的载体，控制药物的释放速率和释放位置，从而提高药物治疗效果。
4.隔热材料：多孔材料具有较低的热传导性能，可以用作隔热材料，如建筑隔热材料和高温绝缘材料等。
(完整word版)多孔材料
无机新材料多孔材料学院：环境与化学工程学院班级：应用化学01班姓名：乔梦茹学号：41004010120多孔材料应用化学01班乔梦茹41004010120摘要：多孔材料可分为金属和非金属两大类,也可细分为多孔陶瓷材料、高分子多孔材料和多孔金属材料3 种不同的类型。
多孔金属材料又称为泡沫金属,作为结构材料,它具有密度小、孔隙率高、比表面积大等特点;作为功能材料,它具有多孔、减振、阻尼、吸音、隔音、散热、吸收冲击能、电磁屏蔽等多种性能。
而且,多孔金属材料往往兼有结构材料和功能材料的双重作用,是一类性能优异的多用途材料。
关键词：多孔材料微孔材料制备应用近年来,多孔金属材料已经在冶金、石油、化工、纺织、医药、酿造等国民经济部门以及国防军事等部门得到了广泛的应用。
在材料科学研究中,永不改变的话题是探索新材料。
人们注意到许多天然材料因其多孔的结构而具备优良的性能,因此,人们发展出了各种人造多孔材料。
作为材料科学研究中较年轻的一员,多孔材料迅速成为近年来国际科学界关注的热点之一。
1、多孔材料的分类多孔材料的重要特征是孔的种类和属性，具体包括孔道与窗口的大小尺寸和形状、孔道维数、孔道走向、孔壁组成等性质，可以按照不同标准来划分多孔材料的类型。
国际纯粹和应用化学协会（IUPAC）以孔径尺寸为标准将多孔材料定义为三类：微孔材料、介孔材料、大孔材料。
此外，多级孔材料（微孔-介孔、微孔-大孔、介孔-大孔）成为多孔材料研究的又一热点领域，是新一代材料的代表。
1、微孔材料：微孔材料按照其结构和组成的特点可以分为沸石分子筛，类分子筛空旷骨架材料以及金属-有机骨架化合物（MOF）。
a)沸石分子筛天然沸石是一类天然硅铝酸盐矿物，并且在灼烧时会产生气泡膨胀的类似沸腾的现象，因此将其定义为沸石。
二十世纪四十年代，以Barrer R.M.为首的沸石化学家成功模仿天然沸石的生成环境，在水热条件下加热碱和硅酸盐的水溶液，合成出来首批低硅铝比的沸石分子筛。
多孔材料有哪些
多孔材料有哪些多孔材料是一类具有开放孔隙结构的材料，其具有较大的比表面积和较高的孔隙率，广泛应用于吸附、分离、过滤、催化等领域。
多孔材料种类繁多，下面将就常见的多孔材料进行介绍。
一、多孔陶瓷材料。
多孔陶瓷材料是一种常见的多孔材料，其具有优良的耐高温、耐腐蚀性能，常用于化工、冶金等领域。
多孔陶瓷材料主要包括氧化铝陶瓷、硅碳化陶瓷、氧化锆陶瓷等，具有较高的比表面积和较好的热稳定性。
二、多孔聚合物材料。
多孔聚合物材料是一种轻质、柔韧的多孔材料，具有良好的吸附性能和机械性能，常用于声学、过滤等领域。
多孔聚合物材料主要包括泡沫塑料、多孔膜材料、多孔纤维材料等，具有较大的孔隙率和较好的可塑性。
三、多孔金属材料。
多孔金属材料是一种具有优良导热性能和机械性能的多孔材料，广泛应用于催化、过滤、隔热等领域。
多孔金属材料主要包括泡沫金属、多孔板材、多孔纤维金属等，具有较高的比表面积和较好的导热性能。
四、多孔玻璃材料。
多孔玻璃材料是一种具有优良的光学性能和化学稳定性的多孔材料，常用于光学、传感等领域。
多孔玻璃材料主要包括泡沫玻璃、多孔玻璃纤维等，具有较好的透光性和较高的化学稳定性。
五、多孔碳材料。
多孔碳材料是一种具有优良的导电性能和化学稳定性的多孔材料，常用于电化学、储能等领域。
多孔碳材料主要包括活性炭、碳纳米管泡沫、多孔碳纤维等，具有较大的比表面积和较好的导电性能。
六、其他多孔材料。
除了上述常见的多孔材料外，还有一些其他类型的多孔材料，如多孔陶瓷复合材料、多孔生物材料等，它们在特定领域具有独特的应用价值。
综上所述，多孔材料种类繁多，各具特点，广泛应用于吸附、分离、过滤、催化等领域，对于提高材料性能和实现特定功能起着关键作用。
在未来的发展中，随着材料科学的不断进步，相信多孔材料将会有更广阔的应用前景。
第六章 多孔材料的合成
介孔材料生成机理
介孔材料合成与传统的液晶学和生命科 学相似 介孔材料合成的表面活性剂通常有一个 或多个极性头和一个长尾巴，而液晶材 料在长尾巴上需要特殊的基团 Mobil最早提出液晶模板机理：表面活性 剂生成液晶作为MCM-41结构的模板剂 表面活性剂的液晶相何时形成说法不一
有机与无机之间的相互作用
在介孔材料合成中，有机与无机之间的 相互作用是关键，如电荷匹配 调整表面活性剂头的化学性质适应无机 组分，如pH值
合成规律
决定介孔材料晶相的因素：浓度、温度、 表面活性剂的分子堆积参数 表面活性剂的分子堆积参数g可以预测和解 g 释产物的结构
V g= a0 l
V是表面活性剂分子的整个体积 a0是表面活性剂头有效面积 l为表面活性剂长链的长度
第六节 多孔Leabharlann 料的应用吸附剂 催化剂 离子交换剂
第六章 多孔材料的合成
第一节 多孔材料的分类
根据国际纯粹和应用化学会(IUPAC)规定，多孔 材料如吸附物和多孔膜根据相应孔径划分如下： 孔径尺寸大于50nm称为宏孔(macroporous)； 孔径尺寸在2－50nm称为介孔或中孔 (mesoporous)； 孔径尺寸小于2nm称为微孔(microporous)。
g <1/3 1/3~1/2 1/2~2/3 立方相 三维六方相 二维六方相 MCM-41 MCM-48
立方相
二次合成
增加孔壁厚度或局部有序，提高稳定性 重结晶使介孔材料相完美 内外表面装载功能基团
介孔和大孔的孔径控制
2~5nm，不同链长的表面活性剂作为模板剂 2~7nm，高温合成 4~7nm，二次合成 4~10nm，带电表面活性剂和中性有机物 2~30nm，聚合物作为模板剂 >50nm，乳浊液作为模板剂 >150nm，胶体颗粒晶化
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多孔材料化学引言什么是材料？材料是可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。
――师昌绪主编：《材料大辞典》p.58材料是“具有一定性能的物质, 可以用来制成一些机器、器件、结构和产品”美国科学院、美国工程院联合编写《材料：人类的需求》综合起来较好的定义：材料是人类社会能够接受的、经济地制造有用器件的物质材料的分类按材料的组成分类金属材料钢铁材料、非铁材料、合金有机高分子材料天然的、合成的无机非金属材料陶器、瓷器、水泥、玻璃、耐火材料、新型陶瓷复合材料按材料的用途分类结构材料：支撑件、连接件、传动件、紧固件等功能材料：磁性材料、电子材料、信息记录材料、光学材料、敏感材料、能源材料、生物医学材料等结构材料与功能材料的划分并不严格按材料内部原子排列情况分类晶态材料非晶态材料液态材料气态材料从材料尺度角度分类三维材料块体材料二维材料薄膜、涂层等 (金刚石薄膜、高温超导薄膜、半导体薄膜、耐磨涂层)一维材料纤维、晶须等 (光导纤维、高强纤维)零维材料粉体新材料的发展方向高性能化、高功能化、高智能化复合化极限化仿生化环境友好化定义：材料化学是材料科学的一个重要组成部分，在化学学科中通常也称为“固体化学”。
材料化学介绍的是从化学角度来进行材料科学研究所需要的基本知识。
研究内容材料中原子、离子或分子的排列方式、不同组成间的化学反应等材料制备工艺过程中的化学问题材料的化学性质以及其他各类性质中的化学因素材料的化学效能如何材料的四要素成份/结构、制备/合成、性能和使用效能及其关系第一章绪论1.1 什么是多孔化合物(多孔物质，多孔材料)？多孔化合物与以多孔化合物为主体的多孔材料，它们的共同特点是具有规则而均匀的孔道结构：孔道的大小、形状；孔道的维数、孔道的走向、孔壁的组成与性质。
孔道的大小尺寸是多孔结构中最重要的的特征。
根据国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC)的定义，多孔材料（porous material）可按孔径大小分为三类：小于2纳米为微孔(micropore); 2～50纳米为介孔(mesopore)，意思是介于微孔和大孔之间；大于50纳米为大孔(macropore)。
有时也将小于0.7nm的微孔为超维微孔，大于1μm的大孔为宏孔（macropore）。
以上分类是基于孔直径，或更随意一点地说为孔宽，其中介孔固体属于纳米材料领域的范围1.2 多孔材料的发展历史1756年瑞典科学家Cronsted发现第一种天然沸石（zeolite）—辉沸石(STI)以来,至今已发现的天然沸石有30多种。
人工合成沸石的研究始于40年代,已有120多种不同结构的沸石分子筛问世...多孔材料发展轨迹：1. 天然沸石到合成沸石；2. 低硅沸石到高硅沸石；3. 从微孔到超大微孔；4. 从超大微孔到介孔；5. 从无机多孔骨架到有机多孔骨架。
1.3 多孔材料主要应用领域•吸附材料。
用于工业与环境上的分离与净化、干燥等。
•催化材料。
用于石油加工、石油化工、煤化工领域中大量的工业催化工程的需要。
•离子交换材料。
大量用于洗涤工业、矿产与放射性废料及废液的处理等。
1.4 多孔材料化学的主要任务化学最重要的任务是创造新物质。
同样，合成与制备是材料化学的核心，它总是处于学科发展的前沿。
在多孔材料化学的研究中，一般是“合成－结构－性能” 的研究模式。
同时也常有“拟向而行” 的模式：以功能为导向进行结构的设计，逐步实现对特定功能与结构的化合物及材料的定向合成。
复习题1.多孔材料的定义？2.根据孔径大小，孔材料分哪几类？3.多孔材料主要的应用领域？第二章微孔化合物结构简介已经知道, 2纳米以下的孔为微孔，那么其中具有规则的微孔孔道结构的物质称为微孔化合物（microporous compounds）或分子筛（molecular sieves）。
分子筛、沸石、微孔材料三个概念间的关系。
1932年McBain提出了“分子筛”的概念，表示在分子水平上筛分分子的多孔材料。
具有分子筛作用的物质很多，如：天然的及合成的沸石，碳分子筛，微孔玻璃，某些有机高聚物，某些无机物的薄膜等，其中沸石应用最广。
沸石（zeolite）是人们最早发现的天然微孔硅铝酸盐(natural aluminosilicate), 最早发现存在于玄武岩的孔洞中，到19世纪末发现主要存在于沉积岩中。
我国最大的沸石矿所在县——浙江缙云县。
虽然沸石只是分子筛中的一种，但是沸石在其中最具代表性，因此“沸石”和“分子筛”这两个词经常被混用。
所以三者间的范畴：沸石<分子筛<微孔化合物沸石分子筛是无机微孔晶体化合物中最重要的家族，国际分子筛协会（IZA）公布的分子筛骨架结构类型：2001年133种；2003年145种；2005年165种；2007年176种。
IZA 主页分子筛的结构2.1 初级结构单元分子筛是由TO4四面体之间通过共享顶点而形成的三维四连骨架2.2 次级结构单元（SBU）每个顶点代表一个T原子，两个T原子间的O原子被省略。
SBU中的T原子最多可达16个。
3.1骨架的组成1)硅铝酸盐的分子筛的骨架由SiO4 AlO4四面体组成。
硅原子和铝原子半径相近，四面体中硅铝的排布或分布很难由常规的结构测定方法加以确定。
但规则（lowenstein规则）之一是四面体位置上的两个铝原子不能相邻：Al－O－Al连接是禁止的。
四面体中Al(4Si)，Si(0Al4Si), Si(1Al3Si), Si(2Al2Si), Si(3Al1Si), Si(4Al0Si)。
习惯上把SiO2/Al2O3摩尔比为2.2～3.0的叫作X型分子筛，大于3.0的叫作Y型分子筛2）在磷酸铝分子筛中AlO4，PO4四面体严格交替，其中的Al和P可以被其它主族和过渡金属元素取代，如：Li，B，Si，Mg，Fe, Co 等，既：同晶取代。
3.2 阳离子在结构中的位置载沸石的晶穴和孔道中，由金属阳离子和水分子存在，他们在沸石中的位置对于沸石的性质有很大影响。
在小晶穴中阳离子的位置比较固定，一般只有一种位置。
晶穴增大，阳离子位置不易确定，常有几种不同的阳离子位置，而且，它们仅是部分地占据着这些位置3.3分子筛的孔口环数与孔道维数分子筛的孔道由n个T原子所围成的环（窗口）所限定，根据孔道环数的大小，分子可被描述为小孔、中孔、大孔分子筛：8元环（4 Å ）以下为小孔，10元环（5.5Å）左右的为中孔分子筛，12元环以上的为大孔分子筛。
分子筛中最常见的是8、10、12元环。
孔道体系可以是一维、二维、三维3.4骨架密度区别分子筛以及类分子筛微孔材料同网致密材料的一个简单标准是骨架密度(FD)：即每1000 Å3体积内四面体配位的T原子数目,非分子筛骨架结构FD》20～21，分子筛的FD在12.1～20.7间变化。
补充知识：颗粒（孔）材料常用的几个密度概念堆密度又称松密度，指粉体质量除以该粉体所占容器的体积，求得的密度。
其所用的体积包括粒子本身的孔隙以及粒子之间空隙在内的总体积。
视密度，又称颗粒密度。
即单个颗粒的密度。
如单个催化剂颗粒质量为m，颗粒体积为V粒，则视密度ρ视=m/粒。
颗粒体积由颗粒内的孔体积和颗粒骨架体积二部分组成。
常压下，汞只能充填颗粒之间的间隙，故可用充填汞的方法求出V隙，借用V隙值求算的密度又称为汞置换密度。
真密度(true density)ρt 是指粉体质量(W)除以不包括颗粒内外空隙的体积(真体积Vt)求得的密度。
(多孔固体颗粒扣除了内部孔隙后的密度。
对催化剂又称骨架密度。
若催化剂质量为m，催化剂骨架体积为V骨全自动真密度分析仪，真密度ρ真=m/V骨。
它是单位体积催化剂骨架或固体部分(不包括颗粒之间间隙及颗粒内微孔体积)的质量。
)第三章（1）多孔材料的结构分析与性质表征回忆一下材料化学的四要素成份/结构、制备/合成、性能和使用效能分析每个要素可以看出，分析（或：表征）渗透到每个要素中。
材料化学中，常见的研究模式:制备表征使用性能。
分析在每一步中比不可少（眼睛）。
制备：反应过程的动力学，热力学研究；反应条件控制，如：温度、酸度、浓度等。
制备后的表征：体相结构分析，表面结构分析，表面形貌分析；组成分析，体相组成，表面组成。
使用效能的表征：活性，寿命，稳定性，电、磁、光等，晶相组成（无定型、单斜相、四方相等）本章关注的是：制备后材料的结构性质表征采用任何一种方法得到的信息都是有限的，需要使用多种方法对材料进行分析表征对对多种方法分析的结果作出科学分析，才能得到正确的结论。
常用的分析手段有三大类（1）衍射；（光谱）；（3）显微技术。
衍射：电子衍射、中子衍射、X射线衍射和同步辐射源衍射等，X射线最常用。
光谱：红外、拉曼、可见、紫外、电子能量损失谱、非弹性电子隧道谱、非弹性中子散射谱等。
显微技术：扫描电镜(SEM)、投射电镜(TEM)等；另外还有吸-脱附，热分析技术等（常用）。
2.1 X射线的产生及性质1912年，老厄（Laue）首先指出，X射线穿过晶体时，能够产生衍射现象，不久实验证实了这一预见。
X射线是一种电磁波，波长范围为10～0.001纳米，晶体结构分析使用的X射线波长约为0.25～0.05纳米。
高速运动的电子轰击金属靶子，产生X射线。
X射线由连续谱和特征谱两部分组成：L层电子向K层跃迁产生Kα射线，M层电子向K层跃迁产生Kß射线。
K α，Kß通称为K系射线。
不同元素的特征X射线都是由K、L等线系组成，靶材原子序数越大，波长越短。
X射线衍射主要应用Kα射线，其波长取Kα1 Kα2的平均值λKα＝（2λKα1＋λKα2）/3，Kα1射线强度是Kα2两倍；连续X射线常用滤波器消除，有时也要消除Kα2射线。
连续X射线谱产生机理能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为hv的光子，这样的光子流即为X射线。
单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射。
因此，出现连续X射线谱。
特征X射线谱的产生机理产生机理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。
原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。
在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。
较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。
2.2 X射线与物质的相互作用X射线为电磁波，有波粒二象性，具有动量和动能；与物质相遇会发生各种复杂的物理化学变化。
与我们关系密切的是散射、吸收与穿透。
2.2.1 X射线强度衰减穿过厚度为L的物质后X射线的强度与入射光的强度有如下关系I＝I0*e-μlμ——线性吸收系数l ——物质的厚度，cm。