Мезопористі матеріали

МЕЗОПО́РИСТІ МАТЕРІА́ЛИ  — різновид пористих матеріалів (твердих тіл), структура яких характеризується наявністю порожнин або каналів (мезопор) діаметром від 2-х до 50-ти нм. Існують погляди, згідно з якими мезопорами є пори розміром від 2-х до 200 нм. Пористість матеріалу (доля мезопор в заг. об’ємі) вимірюється у відсотках або відповід. коефіцієнтом. Пористість визначає практичну цінність М. м., що полягає в здатності поглинати й концентрувати гази, пари, розчинені речовини в мезопорах. М. м. вивчають хім. науки й застосовують у промисловості, медицині. В Україні М. м. ґрунтовно досліджують в Інституті фіз. хімії НАНУ (Київ). Для практичного застосування важливою є класифікація М. м. за типом структури, відповідно до якої ці матеріали поділяють на корпускулярні, губчасті та мезоструктуровані. Корпускулярні М. м. складаються зі злиплих або зрощених частинок різної форми й розміру та мезопор, що існують між цими частинками. До таких матеріалів зараховують силікагелі, алюмосилікагелі, активоване вугілля, сажі, аерогелі аморф. будови, оксиди та гідроксиди алюмінію, цирконію, титану, заліза, хрому та ін. Найбільш типовим і вивченим матеріалом цього класу є силікагель — висушений гель кремнієвої кислоти пористої будови з розвиненою питомою поверхнею мезопор. Процес приготування силікагелю складається з одержання золю кремнієвої кислоти (здебільшого шляхом взаємодії лужного силікату з кислотами або кислими солями), утворення силікагідрогелю, його дозрівання й синерезису, промивання й сушіння гелю. Силікагель широко застосовують як осушувач, носій каталізаторів, розділювач сумішей у хроматогр. аналізі, розділювач ізотопів радіоактив. металів. Для губчастих М. м. притаманне те, що в них неможливо виокремити первинні частинки; мезопори в них є мережею каналів і порожнин різної форми й змін. перетину. Це характерно, напр., для пористого скла. Дією кислот на натрієво-боросилікатне скло видаляють натрієво-борат. компонент, внаслідок чого залишається кремнезем. остов. Одержана в такий спосіб губчаста структура залежить від складу й структури вихід. скла та умов його варіння. Пористе скло широко використовують у промисловості, зокрема для очищення газів і в газовій хроматографії. Скло з діаметом пор 3–10 нм застосовують для розділення низькокиплячих газів і парів, зокрема легких вуглеводневих газів. До цієї групи М. м. зараховують також змішані корпускулярного-губчасті структури. Напр., первинна структура активов. вугілля, утвореного кристалітами й шарами вуглецю, є корпускулярною, однак вона містить мікропори, вторинні мезо- й макропори губчастого характеру. Мезоструктуровані М. м. мають однорідні пори (розміром 2–10 нм), високовпорядковану пористу структуру, розвинену питому поверхню. Мезоструктуров. кремнеземні матеріали типу МСМ-41 утворюють в результаті темплатування силікат-іонів міцеляр. агрегатами поверхнево-актив. речовини (напр., цетилтриметиламоній броміду). Міцели виконують роль структуроспрямувал. агента (темплату) в процесі формування мезоструктуров. пористого кремнезему, оскільки тип пористої структури одержаного мезопористого молекуляр. сита (ММС) знач. мірою залежить від природи використ. темплату. Залежно від умов синтезу, типу темплату та прекурсора кремнезему можуть бути синтезовані й ін. М. м., напр., HMS, MSU, KIT, SBA. Метод. засади синтезу кремнезем. М. м. екстраполюють й на ін. сполуки, зокрема вуглець, метали, оксиди та сульфіди металів. Структурні характеристики ММС уможливлюють використання таких матеріалів у каталізі, для розділення багатокомпонент. газових сумішей, зберігання водню тощо.

Завантажити статтю