Лекция 6Нанотехнология
.pdf
Физико-химия наноструктурированных материалов.
Структура пористых и нанодисперсных систем.
Виталий Алексеевич Горбунов
Содержание лекции
•Морфология пористых и дисперсных систем.
•Проблемы классификации и пористых материалов.
•
•
Плотность и пористость.
Удельная поверхность, средний размер частиц и пор.
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
2 |
Морфологическое многообразие
TiO2
Наночастицы 0D |
Нанотрубки, |
Плёнки2D |
Аэрогели3D |
|
Нанонити 1D |
||||
|
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2011 |
3 |
Морфология чистой фазы SiO2
• Силикагель |
• Силикагель после спекания |
• Кристаллы кварца |
• Мезокристалл опала |
|
|
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
4 |
Морфология чистой фазы SiO2
• Силикагель
• Кристаллы кварца
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
5 |
Морфология чистой фазы SiO2
• MCM-41 |
|
Стенки пор с аморфной |
|
молекулярной структурой |
|
образуют упорядоченную |
|
надмолекулярную структуру. |
• Пористые стекла |
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
6 |
Материалы биологического происхождения – диатомеи и радиолярии
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
7 |
Структура волокнистого пиролизного углерода
Образуется при разложении ацетилена на Ni при 600-1000°С .
--------------------------------------------------
S. Yanga, X. Chen, S. Motojima, M. Ichihara // Carbon 43 (2005) 827.
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
8 |
Классификация пористых материалов
Микропоры |
Мезопоры |
Макропоры |
||
|
|
|
|
|
Цеолиты, |
Мезопристый кремнезем, |
Спечённые металлы |
активированные |
активированные угли, |
и кремики |
угли, металл- |
сибунит |
|
органические |
|
|
структуры (MOF) |
|
|
2 нм |
|
50 нм |
Пористые материалы классифицируются в соответствие с размером пор: материал с размером пор менее 2 нм называется микропористым, материал с размером пор в интервале от 2 до 50 нм называется мезопористым, и материал с размером пор более 50 нм – макропористый.
---------------------------------------------------------------------------
Sing, K. S. W. et al. Reporting Physisorption Data for Gas/Solid Systems. Pure & Appl. Chem. 57, 603-619 (1985).
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
9 |
Классификация пористых материалов
Классификация по геометрическому строению
•Корпускулярные (груда хаотично или регулярно уложенных частиц)
•Губчатые (системы из пересекающихся полостей или капилляров любой формы)
В корпускулярных системах легко описывается морфология частиц - корпускул и сложно – форма пор между ними. В губчатых - наоборот - проста форма пор и сложна форма каркаса твердой фазы.
В.А. Горбунов, Омск 2014 |
10 |