Мікропористі матеріали

МІКРОПО́РИСТІ МАТЕРІА́ЛИ — матеріали, що мають пори діаметром менше 2 нм (мікропори) та характеризуються особливим механізмом адсорбції, що від­різняється від адсорбції молекул на плоскій поверх­ні чи в макро- та мезопорах. У мікропорах від­бувається обʼємне (не пошарове) заповне­н­ня мікропор. Заг. рисою для М. м. є, за класифікацією Між­нар. спілки фундам. і приклад. хімії, ізотерма І-го типу, що має крутий під­йом, об­умовлений повним заповне­н­ням молекулами адсорбату простору пор за низьких значень парціал. тиску. Кут нахилу початк. ділянки ізотерми залежить не лише від природи адсорбату, а й від форми та роз­міру пор. Чим більший під­йом, тим більший обʼєм мікропор і менший їхній роз­мір. До М. м. зараховують такі класи сполук: силікати та алюмосилікати (цеоліти), метал-орган. каркасні структури (пористі ко­ординац. полімери), деякі види активов. вугі­л­ля та природ. глин, силікатні та алюмосилікатні матеріали. Цеоліти — група близ. за властивостями природ. та штуч. мікропор. кри­стал. елементсилікат. матеріалів. Особливістю цеолітів порівняно з ін. алюмосилікатами є кри­сталічність, обмежений роз­поділ мікропор за роз­мірами й існува­н­ня іонів кремнію та алюмінію в тетраедрич. оточен­ні. За класифікацією Між­нар. спілки фундам. і приклад. хімії, залежно від роз­міру мікропор цеоліти поділяють на вузько- (діаметр мікропор до 4 Å), середньо- (5–6 Å), широко- (6–7,5 Å) та екс­траширокопористі (≥7,5 Å). Найбільш поширені природні (натроліт, шабазит, гейландит, морденіт, томсоніт, ломоніт) та штучні (ZSM-12, ZSM-5, β, А, Х, Y) цеоліти. Як каталізатори, вони мають широке за­стосува­н­ня в нафтохім. промисловості (крекінг та риформінг нафти) та тонкому орган. синтезі; селектив. іонооб­мін­ників, осушувачів газів і рідин, сорбентів для видале­н­ня шкідл. речовин та радіонуклідів, добавок під час виробництва паперу, синтет. мийних засобів та паперу. Напр., синтет. цеоліти типу А використовують як присадки для синтет. миючих засобів. Метал-орган. каркасні структури (МОК; пористі ко­ординац. полімери, метал-орган. ко­ординац. полімери) — клас гібрид. матеріалів, ко­ординац. полімерів, структура яких складається з іонів чи невеликих кластерів металів, що по­єд­нуються між собою орган. лігандами. Для МОК характерні висока ідентичність пор, високе значе­н­ня питомої поверх­ні (до 3000 м²/г) та заг. обʼєму пор. Залежно від природи металу, орган. ліганду та методу синтезу сут­тєво від­різняється роз­мір та геометрія пор. МОК можуть утворювати просторові одно-, дво- та тривимірні структури; їх вважають пер­спектив. матеріалами для збереже­н­ня водню, метану, селектив. роз­діле­н­ня оптично-актив. енантіомерів, а також як каталізатори кислотно-основ. та окисно-від­нов. процесів тощо. Активоване вугі­л­ля — пористий вуглецевміс. матеріал орган. походже­н­ня, зокрема дерев. (БАУ-А, ОУ-А, ДАК тощо) й камʼяного вугі­л­ля (АГ-3, АГ-5, АР та ін.), шкаралуп кокос. горіхів та ін. Характеризується високою питомою поверх­нею, що досягає 1500 см²/г, та високою адсорбц. здатністю. За­стосовують для очистки та роз­діле­н­ня орган. речовин, як носій для каталізаторів, осушувач тощо.

Завантажити статтю