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[交流] 比表面积影响因素和孔隙类型 (勿留QQ)

比表面积影响因素和孔隙类型

影响表面积大小的因素包括颗粒大小（粒径）和颗粒形状（粒形）以及含孔量。设想一个一米边长的真实立方体被切割成一微米(10  -6m)的小立方体, 这样将产生 1018个颗粒。
      每个颗粒暴露的面积是  6x10-12平方米(m2), 所有颗粒贡献的总面积则为  6x106m2。与未切割材料比较，这种暴露面积的百万倍的增加是超细粉体具有大表面积的典型。除了粒度以外，颗粒形状也对粉体的表面积有所贡献。在所有几何形状中，球形具有最小的面积/体积比，但一串原子如果仅沿着链轴线键合，则会有最大的面积/体积比。所有的颗粒物质都具有几何形状，因而具有在两个极端之间的表面积。通过比较两个有相同组成和相同质量，但形状分别为球形和立方体的颗粒表面积，很容易看到颗粒形状对表面积的影响。计算得出，在颗粒重量相同的情况下，立方体面积大于球体面积。因为粒径、粒形和孔隙度的不同，比表面积的范围可以有极大的变化，但孔的影响往往使粒径和外部形状因素的影响完全湮没。由密度大约为  3g/cm3 的 0.1 微米半径球形颗粒组成的粉末比表面大约为 10m2/g，而 1.0  微米半径的类似颗粒比表面会减少  10 倍；但是如果同样的 1.0  微米半径颗粒含有大量的孔隙，其比表面可能超过  1000m2/g。这清楚地表明孔对表面积的重要贡献。

工业催化剂或载体作为多孔材料，是具有发达孔系的颗粒集合体。一般情况是一定的原子（分子）或离子按照晶体结构规则组成含有微孔的纳米级晶粒；而因制备化学条件和化学组成的不同，若干晶粒又可聚集为大小不一的微米级颗粒，然后工业成型成更大的团粒或有不同几何外形的颗粒集合体。
不同的制备方法会生成不同的孔结构。如，高温烧结或挤压成型的多孔固体的孔结构是无
规则的；而由胶体在充水的初级结构中沉淀、收缩、老化，会产生特征性的微孔结构（典型例子如水泥和石膏）。
      沸石和分子筛具有稳定的晶体结构，它内部的孔是由晶体内的孔道、缝隙或笼组成的具有均匀尺寸和规则的形状。在沸石内部，笼是由直径 0.4–1nm 的窗口相连。一个笼可以看作是一个球形孔。
      所以，实际体积中的孔结构都是复杂的，是由不同类型的孔组成的。在分子水平上看，孔的内表面几乎都是不光滑的。但是，我们可以从几个基本类型开始（如图），然后建立它们的各种
组合。
      最典型的是筒形孔（圆柱孔），它是孔分布计算的一个基础模型。
      挤压固化但还未烧结的球形或多面体粒子多是锥形孔（楔形孔，棱锥形空隙）。
      裂隙孔是由粒子间接触或堆砌而形成的空间。这个模型也是溶涨和凝聚现象的计算基础。
      墨水瓶孔都有孔颈。孔径是较大孔隙的颈口，因此墨水瓶孔也可以看成是球形孔与筒形孔的组合。
      沸石类的孔隙是稳定的，但被“颈口”所控制，它可以被看作是筒形孔和墨水瓶孔的中间状态。

孔隙类型.png

[ Last edited by robinlhb on 2017-9-6 at 19:13 ]

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