多孔材料復習題

1、1.IUPAC定義孔的分類答案：根據IUPAC的定義，孔徑小于2nm的材料為微孔材料；孔徑2-50nm的材 料為介孔材料；孔徑大于50nm 的材料為大孔材料。2 .多孔金屬的制備方法有幾種？答：1 、固態(tài)金屬燒結法：金屬粉末、金屬纖維燒結法、氣體捕捉法、占位填料法、氧化物還原燒結法等；2、液態(tài)金屬凝固法：熔體發(fā)泡法、氣體注入法、固氣共晶凝固法、粉體溶化發(fā)泡法等；3、金屬沉積法：濺射夾氣沉積法、氣相沉積法、電沉積法等；4、其他方法：腐蝕造孔法等。3 .多孔材料的特點答：具有規(guī)則而均勻的孔道結構，其中包括孔道與窗口的大小尺寸和形狀；孔道的微數、孔道的走向、孔壁的組成和性質。4 .多孔金屬材料的突出

2、特點。答：特殊的物理表觀性：表觀密度小，比表面積大，材料細微結構可設計性和可優(yōu)化性。優(yōu)異的力學性能：比強度、比剛度大且潛力巨大；不同材質、不同形態(tài)、不同狀態(tài)下的多孔金屬材料在緩沖、抗疲勞、抗蠕變、抗斷裂等方面變化范圍巨大。優(yōu)異的吸納性能：優(yōu)異的非線性機械能吸納特性；優(yōu)異的聲能吸納特性；優(yōu)異的熱能吸納特性；優(yōu)異的電磁波屏蔽特性；優(yōu)異的微細物質吸納和過濾特性。優(yōu)異的交換性能：優(yōu)異的物質交換性能；優(yōu)異的物質滲透性能；優(yōu)異的能量交換性能。極大的復合性能：多孔的特點可以使得多孔金屬材料與眾多種類的材料均勻復合、交融在一起從而表面出新的特性，其開發(fā)前景無可估量。5 .根據成孔方法和孔隙結構，多孔陶瓷可分為

3、哪三類？及其氣孔率特點答： 粒狀陶瓷； 泡沫陶瓷； 蜂窩陶瓷。陶瓷的氣孔率列于下表。多孔陶瓷泡沫陶瓷蜂窩陶瓷粒狀陶瓷結體氣孔率 /%80907030506 .多孔陶瓷材料的特性。答： 化學穩(wěn)定性好； 具有良好的機械強度和剛度； 耐熱性好； 具有高度開口、內連的氣孔； 幾何表面積與體積比高； 孔道分布較均勻，氣孔尺寸可控，在孔徑為0.05 600 um范圍內，可以制出所選定孔道尺寸的多孔陶 瓷制品。7 .簡述多孔陶瓷的應用，并舉例1-2個說明。答：1.在金屬熔體過濾凈化技術中的應用;2.精過濾技術在其他領域的應用 ;3.作催化劑載體;4.作敏感元件;5.作為隔膜材料;6.降低噪聲 ;7.用于布氣

4、。舉例：因為泡沫陶瓷和蜂窩陶瓷等多孔陶瓷材料具有過濾面積大、過濾效率高的特點，因此，在金屬熔體過濾凈化技術中，泡沫陶瓷作為一種新型高效過濾器；用泡沫陶瓷或蜂窩陶瓷有效地捕獲柴油機尾氣中小于lum 的炭粒；精密氣動裝置或液壓裝置中利用孔徑約為20um 的陶瓷過濾器，可去除對裝置有害的微粒，等。8 .泡沫塑料的定義。答：泡沫塑料是整體內含有無數微孔的塑料，它是以塑料構成連續(xù)相并以氣體作為分散相的兩相體系。9 .泡沫塑料的優(yōu)點。答：泡沫塑料由于氣相的存在，因而具有密度低、隔熱保溫、吸音、防震等優(yōu)點。10 .簡述泡沫塑料的發(fā)泡方法。答：11 物理發(fā)泡，利用物理原理發(fā)泡的。2化學發(fā)泡，利用化學發(fā)泡劑加熱

5、后分解放出的氣體而發(fā)泡或用原料組分間相互反應放出的氣體而發(fā)泡。3機械發(fā)泡，是利用機械的攪拌作用，混入空氣而發(fā)泡等。12 .舉出常見的幾種多孔材料。答案：沸石、介孔氧化硅、大孔陶瓷等。13 .沸石的定義是什么?答：沸石是第一族和第三族元素的水合晶體硅鋁酸鹽，其骨架包括被陽離子及水分子所占據的孔道和孔穴。14 .簡述沸石不同于其它無機氧化物的原因。答：因為沸石具有以下特殊性質：（ 1）骨架組成的可調變性；（ 2）非常高的表面積和吸附容量；（ 3）吸附性質能被控制，可從親水性到疏水性；（ 4）酸性或其它活性中心的強度和濃度能被調整；（5）孔道規(guī)則且孔徑大小正好在多數分子的尺寸（512?）范圍之內；（

6、 6）孔腔內可以有較強的電場存在；（ 7）復雜的孔道結構允許沸石和分子篩對產物、反應物或中間物有形狀選擇性，避免副反應；（ 8） xx 離于的可交換性；（ 9）分子篩性質，沸石分離混合物可以基于它們的分子大小、形狀、極性、不飽和度等；（ 10）良好的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性，多數沸石的熱穩(wěn)定性可超過500 ；（ 11）較好的化學穩(wěn)定性，富鋁沸石在堿性環(huán)境中有較高的穩(wěn)定性，而富硅沸石在酸性介質中有較高的穩(wěn)定性；（ 12）沸石很容易再生，如加熱或減壓除去吸附的分子，離子交換除去陽 離子。15 .什么是沸石的硅鋁比？答：分子篩骨架的硅原子與鋁原于的摩爾比例常常被簡稱為硅鋁比（Si/Al,有時也用 SiO

7、2 Al2O3 表示 ）15.沸石表示式的通式。答：沸石的晶胞結構通常表示為：Mx/nAlO2）x（SiO2）y?wH2O,其中n是陽離子的價態(tài)，w是晶胞里水分子的數目。16 .引入金屬離子方法通常有哪幾種？答案：離子交換的方法、通過原位合成或者后處理進行表面改性、骨架改性等 等。17 .請舉出常見的幾種介孔材料。答案：例如 MCM-41 、 MCM-48 、 SBA-49 、 HMS 等。50 .介孔分子篩和沸石分子篩的區(qū)別。答案：（1）沸石的孔徑一般小于2nm,介孔分子篩的孔徑一般 2-50nm;（ 2）沸石是硅鋁酸鹽的晶體骨架結構，介孔材料的骨架大多數是無定型。51 .吸附等溫線有什么顯

8、示意義?答 1判斷吸附現象的本質，如屬于分配（線性），還是吸附（非線性）2尋找吸附劑對特定吸附質的吸附容量3用于計算吸附劑的孔徑、比表面等重要物理參數52 .物理吸附和化學吸附的根本區(qū)別是什么?答：物理吸附是被吸附的流體分子與固體表面分子間的作用力為分子間吸引力，即所謂的范德華力（Vanderwaals因此，物理吸附又稱范德華吸附，它是 一種可逆過程。當固體表面分子與氣體或液體分子間的引力大于氣體或液體內部分子間的引力時，氣體或液體的分子就被吸附在固體表面上?；瘜W吸附是固體表面與被吸附物間的化學鍵力起作用的結果。這類型的吸附需要一定的活化能，故又稱“活化吸附 ”。這種化學鍵親和力的大小可以差別

9、很大，但它大大超過物理吸附的范德華力?；瘜W吸附放出的吸附熱比物理吸附所放出的吸附熱要大得多，達到化學反應熱這樣的數量級。而物理吸附放出的 吸附熱通常與氣體的液化熱相近。化學吸附往往是不可逆的。53 .金屬纖維燒結法制備的泡沫金屬優(yōu)、缺點。答：優(yōu)點：纖維燒結法制備的多孔金屬的滲透性比粉末法制取的高幾十倍，被稱為“第二代多孔金屬過濾材料”，孔隙率高（95%），比表面積大。缺點：力學性能不高。54 .有序介孔材料的優(yōu)點答：55 1）具有高度有序的孔道結構，基于微觀尺度上的高度孔道有序性；（2）孔徑呈單一分布，且孔徑尺寸可以在很寬的范圍內（1.3-30 nm）調 控，孔洞可以具有不同的形狀；56 3）

10、具有高的比表面和高的孔隙率；57 4）具有較高的熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性；58 5）應用前景廣泛，可用于大分子催化、選擇性吸附分離及新型功能材料 的制備等方面。59 .試舉例說明沸石在生活和工業(yè)生產中的應用。答案：日常生活中無磷洗衣粉中使用 4A沸石作為添加劑；石油精煉企業(yè)上采用 ZSM-5沸石作為石油裂化或者甲醇制烯炫的催化劑；作為煙草添加劑用于香煙 中有毒物質如亞硝胺、多環(huán)芳烴的去除；通過離子交換去除水中重金屬離子等 等。60 .請舉出幾個多孔材料最基本的參量。答：多孔材料最基本的參量是直接表征其孔隙性狀的指標，如孔率、孔徑、比表面積等。另外多孔材料的性能也在很大程度上依賴于孔隙形貌、孔隙尺寸及 其分布。25、介孔材料的合成機理主要有哪幾種？詳細闡述其中一種你熟悉的機理；試舉例說明一種介孔材料的合成過程。答案：介孔材料的合成機理有：液晶模板機理、協同自組裝機理、電荷匹配機理、納米鑄造等。以液晶模板機理為例：作為模板劑的表面活性劑在水溶液中聚成膠束小球，膠束小球溶合成棒狀膠束，棒狀膠束堆積成具有介孔結構的結構，溶液中無機前驅體物質通過水解縮合等過程沉積在膠束結構上，形成無機物膠束共組裝的介孔結構。水熱使得無機物種的介孔結構穩(wěn)定后去除有機模板，獲得具有介孔結構的無機材料。61 說明SBA-15介孔材料的合成：將有機模板劑（P123）溶于鹽酸的