多孔材料-微孔材料

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关于多孔固体(介孔)的介绍

一、一些关于多孔材料研究方面的背景及我们材料的合成、结构和优势根据国际纯粹与应用化学联合协会( IUPAC)的定义，多孔材料划分为微孔（孔径< 2 nm）材料、介孔（孔径在2－50 nm）材料和大孔（孔径> 50 nm）材料。

多孔材料的发展有个过程：（1）微孔是重要的催化和吸附材料，传统的沸石分子筛属于微孔材料，微孔分子筛材料在各种有机反应中可作为酸催化剂、碱催化剂和氧化还原催化剂，已广泛应用于各种石化工业中。

换句话说微孔已经有相当长的研究和应用历史，现在也有许多新研究、新结构材料在开发；（2）由于微孔分子筛材料孔径尺寸小于2 nm，一些大分子的物质不能进入其孔腔发生反应或在孔腔内产生的大分子不能快速逸出，从而大大地限制了其对有机大分子的催化与吸附等方面的应用范围。

近年来，多孔材料领域发展的一个重要方向正向比微孔材料孔径增大的介孔材料方向转变。

有序化的介孔材料是在20世纪90年代发展起来的一类新型分子筛，十多年来，有序介孔材料的研究以及相关的延伸领域得到了飞速的发展。

但其标志性的工作是1992年由美国的Mobil公司的科学家首次在Nature杂志上报道的采用烷基季铵盐（十六烷基三甲基溴化铵）型表面活性剂为模板，合成出孔道直径范围为2~10 nm的有序介孔材料，在化学和材料科学界引起了极大的反响，标志着介孔材料的真正诞生。

这是沸石分子筛合成史上的又一次重大突破，也是材料合成史上的一次飞跃。

他们成功地开发出一类有序介孔材料，称之为M41S系列(MCM-41、MCM-48、MCM-50)介孔分子筛材料。

M4lS系列材料具有规整的介孔结构。

孔径根据合成条件的不同可以在2~5 nm之间调节，按有序孔道的形状可分为六方有序孔道排列的MCM-41、立方有序孔道排列的MCM-48和层状排列的MCM-50[2,3]。

其结构如图1.1。

图1.1 M41S系列介孔材料结构简图Fig. 1.1 Illustrations of mesoporous M41S materials从图1.1可以看出，MCM-41具有六方对称性的二维孔道排列，MCM-48具有三维螺旋交叉孔道，MCM-50具有层状结构（不稳定、无实用价值）。

多孔陶瓷

多孔陶瓷制备工艺1. 多孔陶瓷概述多孔陶瓷又被称为微孔陶瓷、泡沫陶瓷，是一种新型陶瓷材料，是由骨料、粘结剂和增孔剂等组分经过高温烧成的，具有三维立体网络骨架结构的陶瓷体。

多孔陶瓷是近30年来受到广泛关注的一种新型陶瓷材料，因其基体孔隙结构可实现多种功能特性，所以又称为气孔功能材料。

多孔陶瓷不仅具有良好的化学稳定性及热稳定性．而且还具有优异的透过性、高比表面积、极低的电导率及热导率等性能。

可用作过滤材料、催化剂载体、保温隔热材料、生物功能材料等，目前已经广泛应用于化工、能源、冶金、生物医药、环境保护、航空航天等诸多领域。

多孔陶瓷一般可按孔径大小分为3类：微孔陶瓷(孔径小于2nm)、介孔陶瓷(孔径为2～50nm)及宏孔陶瓷(孔径大于50nm)。

若按孔形结构及制备方法，其又可分为蜂窝陶瓷和泡沫陶瓷两类，后者有闭孔型、开孔型及半开孔型3种基本类型。

根据陶瓷基体材料种类，将其分为氧化铝基、氧化锆基、碳化硅基及二氧化硅基等。

需要指出的是，多孔陶瓷种类繁多，可以基于不同角度进行分类。

2. 多孔陶瓷的制备方法多孔陶瓷是由美国于1978年首先研制成功的。

他们利用氧化铝、高岭土等陶瓷材料制成多孔陶瓷用于铝合金铸造中的过滤，可以显著提高铸件质量，降低废品率，并在1980年4月美国铸造年会上发表了他们的研究成果。

此后，英、俄、德、日等国竞相开展了对多孔陶瓷的研究，已研制出多种材质、适合不同用途的多孔陶瓷，技术装备和生产工艺日益先进，产品已系列化和标准化，形成为一个新兴产业。

我国从20世纪80年代初开始研制多孔陶瓷。

多孔陶瓷首要特征是其多孔特性，制备的关键和难点是形成多孔结构。

根据使用目的和对材料性能的要求不同，近年逐渐开发出许多不同的制备技术。

其中应用比较成功，研究比较活跃的有：添加造孔剂工艺，颗粒堆积成型工艺，发泡工艺，有机泡沫浸渍工艺等传统制备工艺及孔梯度制备方法、离子交换法等新制备工艺。

2.1 多孔陶瓷的传统制备工艺2.1.1 添加造孔剂工艺该工艺通过在陶瓷配料中添加造孔剂，利用造孔剂在坯体中占据一定的空间，然后经过烧结，造孔剂离开基体而成气孔来制备多孔陶瓷。

第12章多孔材料讲解PPT课件

金属离子
溶解度大的硅源和铝源有利于生成小晶体，反之生成大晶体
碱：碱金属、碱土金属氢氧化物水
有机模板 30
硅铝比决定产物的结构和组成产物的硅铝比反应混合物硅铝比，
对于高硅沸石，晶化速度随凝胶中铝含量的增加而减小
（括号中数字是SBU在已知结构中出现的次数）
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3、沸石类型材料的合成
20世纪40年代末，成功模拟天然沸石的模型和生产条件，水热条件合成出低硅沸石分子筛。
1954年，A型和X型分子筛工业化生产，接着研究与开发出一系列低硅与中硅铝比沸石分子筛（如NaY型沸石、大孔丝光沸石、L型沸石等）
我国于1959年合成出A型分子筛和X型分子筛，随后合成出Y型分子筛和丝光沸石。
孔道对吸附物有形状选择性热/化学稳定性易再生
9
3. 沸石与分子筛的骨架结构
由硅氧四面体和铝氧四面体组成的三维骨架结构，骨架中由环组成的孔道是沸石的最主要结构特征。
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硅氧四面体[SiO4]4-和铝氧四面体[AlO4]5通过共用氧原子连接而成,统称为TO4四面体
T通常指Si, Al, P原子, 有时指B，Ga，Be
基本结构单元是笼（方钠石笼）
表面由6个四元环和8个六元环围成的，称为[4668]笼。
笼的平均孔径：6.6 Å,
孔穴内有效体积：160
Å3 17
A型沸石结构类似于氯化钠晶体结构。笼和立方体笼间隔联结起来，得到A型沸石晶体结构。 8个笼连接后，当中形成一笼，它是A型沸石的主晶穴。
A型沸石的线状连接图
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1. A型沸石LTA水热合成
Na12[(AlO2)12(SiO2)12]· 27H2O
13.5g
铝酸钠加300mL H2O溶解

多孔材料PPT教学课件

硅铝分子筛：亲水
应用：消除环境污染如苯、CO等香烟过滤嘴：高科技---国家烟草局
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沸石分子筛的性质
均一孔径：强烈筛分能力筛分氧气与氮气：重要应用项目分子筛膜：水与氢气；氢气与烃燃料电池重要课题
气体分离
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沸石分子筛的性质
强的离子交换能力：nM1m+---mM2n+
洗涤剂：消除水中的Mg2+与Ca2+
3
第2节沸石类材料及其结构特征
• 沸石和分子筛的性质沸石和类沸石分子筛是应用最广泛的催化剂和吸附剂，其结构的规则有序性，决定了其性质的可预测性。沸石不同与其它无机氧化物是因为沸石具有以下特殊性质：
4
（1）骨架组成的可调变性；（2）非常高的表面积和吸附容量（3）吸附性质能被控制，可从吸水性到疏水性；（4）酸性或其他活性中心的强度和浓度能被调整；（5）孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸范围之内；（6）孔腔内可以有较强的电场存在；（7）复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物、反应物或中间物有形状选择性，避免副反应；
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3.高硅沸石（Si/Al＞5）如：ZSM-5（MFI）、 ZSM-11（MEL）、β 沸石（BEA） 4.全硅分子筛（Si/Al接近∞）优势是没有阳离子，与含有阳离子的硅铝酸盐沸石相比较有较大的有效孔径尺寸。 5.全硅笼合物笼合物的结构可以看作是由小环（4、5、6或8 元环）组成的笼堆积而成，尽管骨架较为空旷，但由于其窗口太小，几乎没有吸附能力，如方钠石。
7
8
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•
磷酸铝（AlPO-n)作为类沸石材料，是另一类分子筛。它们的骨架是由AlO4 四面体和PO4四面体连接而成。从概念上讲，认为中性的磷酸铝骨架是作为中性的纯硅分子筛中两个Si被一个Al和一个P所取代。而且磷酸铝骨架Al或P能被其它元素所取代生成MeAPO-n或SAPOn分子筛。

多孔碳材料的研究进展课件(一)

多孔碳材料的研究进展课件(一)多孔碳材料是一种新型的碳材料，拥有开发多个孔隙的特殊结构，使其具有很强的吸附能力、催化活性和导电性，因此在环境治理、化学催化、能源存储等方面具有广阔的应用前景。

本课件将对多孔碳材料的研究进展进行详细介绍。

一、多孔碳材料的分类根据孔径大小和形态分布，多孔碳材料可以分为以下几类：1. 微孔碳材料：亚纳米尺寸级别的孔隙大小只有2~3nm，内部结构紧密，表面积相对较小，通常用于气体分离和储存。

2. 中孔碳材料：孔隙大小在10~100nm范围内，内部结构相对疏散，表面积比微孔碳高，通常用于固体催化反应、吸附和分离。

3. 大孔碳材料：孔隙大小超过100nm，内部结构疏松，表面积相对较小，通常用于电池电解介质或者储存电能。

二、多孔碳材料的制备方法制备多孔碳材料的方法多种多样，常见的包括物理法、化学法、物理化学法及其衍生方法等。

常见的方法有：1. 碳化法：根据原料不同制备出不同的多孔碳材料，常用的原料包括聚苯乙烯、酚醛树脂等。

2. 模板法：通过选择合适的模板材料和模板剂，制备出拥有多种孔径、孔隙结构或者表面形貌的多孔碳材料。

3. 化学法：通过选择合适的前驱体，利用典型的化学反应制备出多孔碳材料，如硫酸葡萄糖法，等离子体刻蚀法等。

三、多孔碳材料的应用1. 环境治理：多孔碳材料可以通过吸附和分解有机物等方式，起到净化环境的作用。

2. 化学催化：多孔碳材料的催化效果具有很大优势，可用于催化剂的制备、有机合成、电化学催化等方面。

3. 能源存储：多孔碳材料作为电容器或储能材料可以用于电源和超级电容器等方面。

四、结语多孔碳材料的研究进展一直是碳材料研究的热点和重点。

我们相信，在未来的科技研究中，多孔碳材料将会继续得到广泛关注和应用。

纳米多孔材料的研究进展

废水处理：纳米多孔材料可以用于吸附和去除废水中的有害物质
土壤修复：纳米多孔材料可以用于吸附和去除土壤中的
重金属等有害物质
环境监测：纳米多孔材料可以用于检测环境中的有害物
质和污染物
在生物医学领域的应用
纳米多孔材料在药物输送中的应用
纳米多孔材料在生物传感器中的应用
纳米多孔材料在组织工程中的应用
中
环境影响：如何降低纳米多孔材料生产和使用过程中的
环境影响
பைடு நூலகம்
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
研究展望
纳米多孔材料的应用领域不断扩大
研究方法不断创新，如分子模拟、实验研究等
面临的挑战包括提高材料的稳定性、降低成本等
展望未来，纳米多孔材料将在能源、环保、医疗等领域发挥重要作用
未来发展方向
添加标题
应用领域
生物医学：药物输送、细胞培养和组织工程
能源储存：储氢、储碳和储热
环境净化：吸附有害气体和颗粒物
催化领域：催化反应和光催化
传感器：气体传感器和生物传感器
电子设备：电池、超级电容器和太阳能电池
纳米多孔材料的制备方法
模板法
概念：通过模板控制纳米多孔材料的
结构和形态
优点：可以精确控制孔径、孔隙率和
热学性能
热导率：纳米多孔材料的热导率通常较高，有助于提高材料的散热性能。
热稳定性：纳米多孔材料具有较高的热稳定性，能够在高温下保持其结构和性能。
热膨胀系数：纳米多孔材料的热膨胀系数通常较低，有助于提高材料的尺寸稳定性。热传导机制：纳米多孔材料中的热传导机制主要包括固体热传导和气体热传导，其中气体热传导起主要作用。

第十一章多孔材料详解

沸石分子筛具有如下特点：
在分子筛骨架结构中形成许多有规则的孔道和空腔，这些孔道和空腔在分子筛形成过程中充满着水分子和一些阳离子，其中水分子可以通过加热脱除，形成有规则的孔道和空腔结构骨架，通道的尺寸大到足够允许客体分子通过，而阳离子则定位在孔道或空腔中一定位置上。在孔道和空腔中的阳离子是可以交换的，经阳离子交换后，可以使分子筛的催化及吸附性能产生较大的变化，例如 A 型分子筛骨架中的钠离子可以被 K+ 、 Ca2+ 所交换。不同离子交换后的 A 型分子筛的吸附有效孔径会发生变化；用稀土离子交换后的 Y 型分子筛具有很好的催化反应活性。
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
具有均匀的微孔，其孔径与一般分子大小相当的一类物质。分子筛的应用非常广泛，可以作高效干燥剂、选择性吸附剂、催化剂、离子交换剂等。 • 常用分子筛为结晶态的硅酸盐或硅铝酸盐，是由硅氧四面体或铝氧四面体通过氧桥键相连而形成分子尺寸大小（通常为0.3~2 nm）的孔道和空腔体系，因吸附分子大小和形状不同而具有筛分大小不同的流体分子的能力。
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。根据孔径的大小，可筛选分子，称沸石分子筛。

MOFs简介(共18张)

金属有机框架(kuànɡ jià)化合物(MOFs) 简介
第1页，共18页。
根据国际纯粹化学与应用化学联合会的规定，由孔径的大小，把孔分为三类(sān lèi)：微孔（孔径小于2nm）、介孔（2～50nm）、大孔（孔径大于50nm），如图1 所示。
Figure 1 pore size
第2页，共18页。
第6页，共18页。
有机配体调节
MOFs的配体类型(lèixíng)
• 含氮杂环有机配体MOFs • 含羧基有机配体MOFs • 含氮杂环与羧酸混合配体MOFs • 两种羧酸混合配体MOFs
第7页，共18页。
一般来说,空间位阻大的配体不利于形成(xíngchéng)高维数的网络结构,而具有稳定的环状结构(刚性) 的有机分子常被用来构筑孔道结构的高维聚合物,同时,这个刚性分子应至少含有一个多齿型官能团, 如-CO2H、 -CS2H、-NO2、-SO3H、-PO3H等,使之具有很好的配位能力和聚合
聚合物,有机分子链的长短直接决定聚合物孔径(kǒngjìng)的大小,有机配体的修饰基团可调节聚合物的孔结构和孔表面的物理化学性质,
而不同类型的有机配体(如羧酸类的含氧配体、吡啶类的含氮配体、有机膦类的含磷配体等) 会改变聚合物的网络拓扑结构。
第13页，共18页。
应用 MOFs多孔材料在催化剂、吸附分离、气体的储存及光电磁材料等方面具有重要的应用价值。金属位在大量的分子识别过程中起了关键性的作用，因为金属位能产生高度的选择性和特定分子的储存和传送。MOFs材料经常具有不饱和配位的金属位和大的比表面积，这在化学工业中有着(yǒu zhe)广阔的应用前景。 • 气体储存 • 催化剂
定性的作用。尽管如此, 现在想通过简单的设计而直接合成得到精确

介孔材料

程序升温分析技术（TPD）
催化剂表面酸性的研究；催化剂吸附物种种类的研究；催化剂表面性质的研究。
MgO/HMCM-22
固体NMR技术
测定分子筛骨架Si/Al的比；确定分子筛骨架中的硅、铝排列；判别不同状态的Al。
红外光谱技术
表征催化剂表面的酸性强弱以及量，而且可以有效的区分L酸和B酸；测定表面催化剂的组分；
4.介孔材料的制备方法
• 软膜板法利用前驱物分子与阳离子、非离子或阴离子表面活性剂（模板剂）的自组装来形成介观结构，通过骨架的进一步交联，近而除去模板剂来得到介孔材料。
合成MCM-41
25g 硅酸钠
(n)SiO2：CTBA：H2O=1:0.2:40
搅拌10min，粘ห้องสมุดไป่ตู้的透明凝胶状引入CTBA 6.4g
多晶X射线衍射：杂原子介孔分子筛合成分子筛硅铝比的测定；结晶度的测定。
电镜技术
TEM：（1）物相鉴别；（2）负载型催化剂中金属的分散度、金属离子的结构以及烧结。（3）催化剂制备过程研究中的应用。（4）催化剂失活、再生研究中的应用
SEM: 观察分子筛的晶体形貌；催化剂活性组分迁移的研究；连续观察试样在高温下的烧结行为。
介孔材料
1.介孔材料的定义介孔材料是指孔径为2.0—50nm的多孔材料。 2.微孔，大孔材料的定义微孔材料是指孔径为1.0—2.0nm的多孔材料。大孔材料是指孔径大于50nm的多孔材料。
3.经典的介孔材料有哪些？其孔径为多少？气凝胶；柱状黏土； SBA-15(4.6-30nm)； FDU-12（7-9nm）； MCM-41（1.5-10nm）；介孔氧化硅泡沫MCF(24-42nm)；
50ml 蒸馏水

多孔材料(含Epoxy+透明陶瓷)

多孔材料
2021/10/12
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引言
• 多孔材料普遍存在于我们的周围，在结构、缓冲、减振、隔热、消音、过滤等方面发挥着重大的作用。高孔率固体刚性高而密度低，故天然多孔固体往往作为结构体来使用，如木材和骨骼；而人类对多孔材料使用，不但有结构的，而且还开发了许多功能用途。
• 多孔材料：是一类包含大量孔隙的材料，这种多孔固体材料主要由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体相所组成，介质为气体和液体。
2021/10/12
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气体吸附法
• 在恒温下，将作为吸附质的气体分压从0.01-1atm逐步升高，测出多孔试样对其相应的吸附量，由吸附量对分压作图，可得到多孔体的吸附等温线；反之，测定相应的脱附量，由脱附量对分压作图，则可得到对应的脱附等温线。试样的孔隙体积由气体吸附质在沸点温度下的吸附量计算。
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孔率
• 多孔体中的孔隙有贯通孔、和闭合孔等类型，这些孔率的总
和就是总孔率，即平时所说的“孔率”。大多数使用过程均
是利用其贯通，只有作为漂浮、隔热、包装及其他结构等用
途时才需要较高的闭孔率。按照孔率的定义，有：
(VP ) 100 % ( VP ) 100 %
VO
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接触角测量
• 普遍认可的接触角定义是：过三相接触点,向l-g界面做切线,l-g界面切线与s-l界面之间的夹角,即为接触角。
• 对接触角的测量有很多方法，比如量角法、透过法、 Wilhemly板、斜板法等。
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多孔性能的相关表征
1.X-ray computed tomography 2.Eddy-current sensoring 3.Acoustic measurements 4.X-ray and neutron small angle scattering 5.Vibrational analysis

多孔吸水材料

多孔吸水材料多孔吸水材料是一种具有优异吸水性能的材料，它可以广泛应用于吸水、保湿、过滤等领域。

多孔吸水材料的特点是具有大量的微孔和孔隙结构，这种结构使得材料能够快速吸收水分并保持稳定的吸水性能。

本文将介绍多孔吸水材料的种类、制备方法以及应用领域。

多孔吸水材料主要分为有机多孔吸水材料和无机多孔吸水材料两大类。

有机多孔吸水材料通常是以聚合物为基础材料，通过特殊的制备工艺形成大量微孔和孔隙结构，如泡沫塑料、凝胶材料等。

而无机多孔吸水材料则是以无机物质为基础，如硅胶、氧化铝等。

这两类多孔吸水材料在吸水性能、稳定性、耐高温性等方面各有特点，可以根据实际需求选择合适的材料。

多孔吸水材料的制备方法多种多样，常见的包括溶胶凝胶法、发泡法、模板法等。

其中，溶胶凝胶法是一种常用的制备有机多孔吸水材料的方法，通过溶胶的凝胶化过程形成多孔结构。

而发泡法则是制备泡沫塑料等材料的常用方法，通过在材料中加入发泡剂并进行加热使其膨胀形成孔隙结构。

模板法则是利用模板的作用在材料中形成孔隙结构，是制备无机多孔吸水材料的常用方法。

多孔吸水材料在吸水、保湿、过滤等领域有着广泛的应用。

在生活中，多孔吸水材料常用于卫生巾、纸尿裤等产品中，其优异的吸水性能可以有效保持产品的干燥和舒适。

在工业领域，多孔吸水材料常用于油水分离、废水处理等环境保护领域，其高效的吸附性能可以帮助清除水中的杂质。

此外，多孔吸水材料还可以应用于医疗、农业、建筑等领域，发挥着重要的作用。

综上所述，多孔吸水材料具有独特的吸水性能和广泛的应用前景，其种类繁多，制备方法多样，应用领域广泛。

随着科技的不断发展，相信多孔吸水材料将会在更多领域展现出其重要的作用，为人们的生活和生产带来更多便利和效益。

第01章多孔材料概述-1

2 简述多孔材料的分类方法，详述按照孔隙尺寸如何划分多孔材料？
• 人类师法自然，制备了一系列人工多孔材料。
几类典型的多孔材料
多孔陶瓷
泡沫塑料
多孔金属
第一章综述
1.1 多孔材料的概念 1.2 多孔材料的类型
• 1.1 多孔材料的概念
•
顾名思义，多孔材料是一类包含大量孔隙的固体材料，
这种多孔固体材料主要由形成材料本身基本构架的连续相和
形成空隙的流体相所组成，其中流体相又可随孔隙中所含介
⑥ 硅藻土质材料主要以精选硅藻土为原料，加粘土烧结而成，用于精滤水和酸性介质；
⑦ 炭质材料以低灰分煤或石油沥青焦颗粒为原料，或加入部分石墨，用稀焦油粘结烧制而成，用于耐水、冷热强酸、冷热强碱介质以及空气的消毒和过滤等；
⑧ 塑料泡沫 ⑨ 多孔金属 ⑩ 复合材质
思考题
• 1 什么是多孔材料，它必须具备哪些要素？ •
SBA-15介孔分子筛
宏孔材料
1.2.3 按照获取分类
按照获取方式的不同，多孔材料又可分为天然多孔体和人造多孔体两种。
天然多孔材料的存在是十分普遍的，例如动物和人类用来支撑躯体的骨骼，沸石、天然的分子筛等。
人造的多孔体可分为多孔陶瓷、多孔炭、多孔膜、气凝胶、合成分子筛等，？？？？。
人体骨骼
率材料和高孔隙率材料，前者的孔隙多为封闭型，其中孔
隙的行为类似于致密材料中的夹杂相；
•
后者则随孔隙形态和连续固体形态而呈现出三种形式
(见图1.1)。
•
第一种形式为连续固体作多边形二维排列，其中孔隙
相应地呈柱状分割的存在，类似于蜜蜂的六边形巢穴，因
而可将这种多孔材料称为“蜂窝材料”。
图1.1－a 蜂窝材料

多孔材料孔结构表征

1.引言
多孔材料：是一类包含大量孔隙的材料，这种多孔固体材料主要由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体相所组成，介质为气体和液体。
根据孔径尺寸在2nm以下的称为微孔， 2nm-50nm为介孔，而在50nm以上的称为大孔。
2.多孔材料性能检测-主要评价指标
一般可用下述参数来表征多孔材料的特性：
2. 孔结构的表征技术
NaX(a)和MNaX(b)沸石的SEM 照片。 NaX 为八面体, 且表面光滑; 而MNaX 呈现为表面粗糙的球体。
2. 孔结构的表征技术
图5 NaX 和MNaX 的氮气吸附/脱附等温线NaX在较低的相对压力小于 0.01下吸附量随压力的增大迅速上升, 达到一定相对压力后吸附接近饱和,之后随着压力的增加吸附量不再出现明显变化, 属于Ⅰ型等温线, 表明其为微孔沸石。 MNaX体现出Ⅰ和Ⅳ型结合的特征，在较低的相对压力 (p/p0<0.01)下吸附量随压力的增大迅速上升, 即微孔填充, 而后吸附量随压力的增加继续缓慢增加, 并当相对压力达到p/p0≈0.4 时吸附量随压力增加迅速增加,吸附和脱附过程变得不可逆, 即出现毛细凝聚现象，等温线上出现明显的滞后环, 表现出典型的介孔材料特征。
2. 孔结构的表征技术
3.3压汞法对于大孔材料的孔
结构表征常用压汞法，压汞测孔法能直接获取孔结构第一手信息, 孔隙结构换算时无需大量、复杂的模型和假定。
3. 孔结构的表征技术
3.3.1压汞法测试原理
压从汞法公是式通（过测2 量）施可 Nhomakorabea以不同看压出力，时进当入△多P孔增材大料中时的，汞
的能量进来进入行汞孔的的表孔征的。半它依径据就的减原理小类。似因于L此ap测lac试e公不式同（1）

MOFs简介解析

，这些骨架的孔隙率到达91．1％，孔是均匀的、周期性排列的，其中IRMOF—6在36atm、室温下，甲烷的吸附量可以到达 24mm3(STP)·g-1，是迄今为止对甲烷吸附量最高的材料。Yaghi等也对MOF—5、IRMOF—6、IRMOF—8进展了氢气吸附量的争论，这三种骨架具有相像性，但对氢气的吸附量存在很大的差异。
MOF—5对氢气的吸附量为4．5mg·g-1，IR—MOF—6 和IRMOF—8对氢气的吸附量为前者的2倍和4倍，说明白MOFs对于氢气的存储有较大的潜力。所以，MOFs在自然气和氢气储存，提高气体能源汽车储气安全性方面很有应用前景。
催化剂
MOFs作为催化剂，可以用于多类反响，如氧化、开环、环氧化、碳碳键的形成(如氧基化、酰化)、加成(如羰基化、水合、酯化、烷氧基化)、消去(如去羰基化、脱水)脱氢、加氢、异构化、碳碳键的断裂、重整、低聚和光催化等方面。 MOFs在催化剂方面的应用争论已有报道，如，Snejko等综合了磺酸的强酸性和稀土元素的催化活性这两个因素，利用1，5—二磺酸萘的钠盐 (NDS)与Ln(N03)3·6H2O(Ln=La、Pr和Nd)通过水热合成得到3种配位化合物。利用这3种配位化合物来催化氧化里哪醇，能得到具有重要应用价值的里哪醇氧化物，且反响步骤简洁，产率分别
气体储存
构造稳定的MOFs可保持永久的孔度，晶体中自由体积百分率远远超过任何沸石，去掉模板试剂后的晶体密度小到可突破报道过
的晶体材料的底限。对于MOFs特殊的吸附性能，目前主要集中在甲烷和氢等燃料气的存储方面。Yaghi等对12种MOFs进展了甲烷吸附性能的争论，这12种骨架都具有MOF—5的拓扑构造，羧酸配体的功能基团和长度不同，形成的骨架的孔隙和功能不同。结果说明

多孔材料

05
吸附性
06
化学性能
机械性能
应用多孔材料能提高强度和刚度等机械性能,同时降低密度,这样应用在航飞机重量减小到原来的一半。应用多孔材料另一机械性能的改变是冲击韧性的提高,应用于汽车工业能有效降低交通事故对乘客的创造伤害。
多孔材料的孔径、强度等性能在很大程度上取决于所选用粉末的平均粒度、粒度分布、颗粒形状等；为了制出预定性能的材料，通常要对粉末进行预处理，如退火、粒度分级、球化和球选以及加入各种添加剂(造孔剂、润滑剂、增塑剂)等。成形工艺除一般的冷模压-烧结工艺外,还可根据制品的形状尺寸等,选用松装烧结(简单异形制品)、粉末轧制(厚度0.1～3mm的板、带、管)、挤压 (异形长制品)、等静压制（异形大制品）和粉浆浇注（复杂异形制品）等工艺（见粉末冶金烧结，粉末冶金成形）。如以金属纤维作原料，常用在液体中沉积的方法制备均匀分布的纤维毡，然后再压制、烧结成金属纤维多孔材料。用粉末制造泡沫金属，要将发泡剂和固化剂同粉末均匀混合成形，并在加热过程中经发泡固化和烧结。这类泡沫金属的孔隙度可高达90%以上。为改善综合性能，还可用不同粒度的粉末制作不同孔径的双层或多层结构的材料，或将粉末与金属网或纤维一起成形，制成纤维增强材料。
可控孔多孔材料的制备过程相对复杂,且技术条件要求较高。从前面分析的特性来看,可控孔多孔材料拥有许多无序孔多孔材料所不具备的特性,随着新技术的发展,可控孔多孔材料的制备方法将越来越成熟,这类方法必将成为今后多孔材料科学的发展趋势。
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工艺
工艺
多孔材料制造多孔材料的粉末原料，可根据用途和性能要求，选用球形和不规则形状的粉末或金属纤维。用球形粉末易于获得流体阻力小、结构均匀、再生性好的过滤和流态控制用的多孔材料，但这种粉末制品的力学性能不如不规则形状粉末的制品。不规则形状粉末或纤维用于制造孔隙度高的材料。为了获得由粉末颗粒叠排造成的多孔结构，制造多孔材料的成形压力和烧结温度一般低于制造烧结致密材料。

多孔中空微球材料_概述及解释说明

多孔中空微球材料概述及解释说明1. 引言1.1 概述多孔中空微球材料是一种具有特殊结构和性质的材料，它具有许多独特的优点和潜在的应用价值。

随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，多孔中空微球材料在各个领域中得到了广泛的关注和研究。

1.2 文章结构本文将首先对多孔中空微球材料进行定义与特点的介绍，包括其结构、物理性质以及化学性质等方面；接着将详细探讨多孔中空微球材料的制备方法，包括物理法、化学法以及模板法等；然后将重点阐述多孔中空微球材料在各个领域中的应用前景和潜在价值，涵盖能源存储转换、催化剂、吸附分离等诸多方面；最后对整篇文章进行总结与结论。

1.3 目的本文旨在全面介绍多孔中空微球材料的定义、特点、制备方法以及应用领域，并通过对相关研究成果和案例的分析与总结，展示该材料在各个领域中的广泛应用前景和潜力。

通过对多孔中空微球材料的深入了解，有助于我们更好地利用其特殊结构与性质，并推动其在科学研究和工业应用中的进一步发展和创新。

2. 多孔中空微球材料的定义与特点多孔中空微球材料是一种具有许多小孔和空腔的微小颗粒，通常采用高分子材料或无机材料制备而成。

这些微球具有许多独特的特点，使其在各个领域都有广泛的应用。

首先，多孔中空微球材料具有较大的比表面积。

由于其内部存在大量微观孔隙和缺陷，这些微孔可以提供额外的表面积，从而增加了活性物质的负载能力。

高比表面积使得这种材料在催化剂、吸附剂以及传感器等领域具有很高的应用潜力。

其次，多孔中空微球材料还具有良好的介孔性质。

不同大小、形状和连通性的孔结构使得这些微球具备了可调控的孔径分布特点。

通过调整制备条件或添加适当组分，可以实现不同介孔结构和大小范围。

这种可调节性为多孔中空微球材料在分离纯化、储能、缓释控释等方面提供了更广阔的应用前景。

此外，多孔中空微球材料还具有低密度和良好的可控制性。

由于其内部充满了小气孔和空腔，这种材料通常呈现出较低的密度。

低密度带来了良好的浮力和可分散性，使多孔中空微球材料在泡沫材料、轻质结构和各种涂层等领域具有广泛应用。

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。

多孔材料的结构表征及其分析

多孔材料的结构表征及其分析摘要:多孔材料是一重要的材料类别。

本文对其分类、组成、性质、合成方法，以及主要应用领域进行了概述。

同时阐述了几种较普遍接受的多孔材料合成机理，包括液晶模板机理，协同作用机理，真正液晶模板机理，硬模板机理。

最后,重点介绍了它的常用结构表征方法及其分析，包括X射线粉末衍射、显微技术、红外光谱、热重分析、和核磁共振技术，并指出这些方法中存在的一些不足。

关键词:多孔材料；合成机理；结构表征The structure of porous materials characterizationand analysisAbstract：The porous material is an important material classes. This classification, composition, properties, synthesis methods, as well as major application areas are outlined. Also described the synthesis mechanism of several generally accepted porous materials, including liquid crystal template mechanism, the mechanism of synergy, real liquid crystal template mechanism, and hard template mechanism. Highlights the common structural characterization methods and analysis, including X-ray powder diffraction, microscopy, infrared spectroscopy, thermal gravimetric analysis, and nuclear magnetic resonance, and points out some deficiencies exist in these methods.Keyword：porous materials; synthesis mechanism; structural characterization引言材料是人类赖以生存和发展的物质基础，其发展标志着社会的进步。

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