多孔材料复习题范文

多孔材料复习题范文多孔材料复习题范文 1 IUPAC定义孔的分类 答案根据IUPAC的定义 孔径小于2nm的材料为微孔材料 孔径2 50nm的材料为介孔材料 孔径大于50nm的材料为大孔材料 2 多孔金属的制备方法有几种 答 1 固态金属烧结法金属粉末 金属纤维烧结法 气体捕捉法 占位 填料法 氧化物还原烧结法等 2 液态金属凝固法熔体发泡法 气体注入法 固 气共晶凝固法 粉体溶化发泡法等 3 金属沉积法溅射夹气沉积法 气相沉积法 电沉积法等 4 其他方法腐蚀造孔法等 3 多孔材料的特点答具有规则而均匀的孔道结构 其中包括孔道与 窗口的大小尺寸和形状 孔道的微数 孔道的走向 孔壁的组成和 性质 4 多孔金属材料的突出特点 答特殊的物理表观性表观密度小 比表面积大 材料细微结构可设 计性和可优化性 优异的力学性能比强度 比刚度大且潜力巨大 不同材质 不同形 态 不同状态下的多孔金属材料在缓冲 抗疲劳 抗蠕变 抗断裂 等方面变化范围巨大 优异的吸纳性能优异的非线性机械能吸纳特性 优异的声能吸纳特 性 优异的热能吸纳特性 优异的电磁波屏蔽特性 优异的微细物 质吸纳和过滤特性 优异的交换性能优异的物质交换性能 优异的物质渗透性能 优异 的能量交换性能 极大的复合性能多孔的特点可以使得多孔金属材料与众多种类的材 料均匀复合 交融在一起从而表面出新的特性 其开发前景无可估 量 5 根据成孔方法和孔隙结构 多孔陶瓷可分为哪三类 及其气孔率 特点答 粒状陶瓷 泡沫陶瓷 蜂窝陶瓷 陶瓷的气孔率列于下表 多孔陶瓷泡沫陶瓷蜂窝陶瓷粒状陶瓷结体气孔率 80 907030 506 多孔陶瓷材料的特性 答 化学稳定性好 具有良好的机械强度和刚度 耐热性好 具有高度开口 内连的气孔 几何表面积与体积比高 孔道 分布较均匀 气孔尺寸可控 在孔径为0 05 600um范围内 可以制 出所选定孔道尺寸的多孔陶瓷制品 7 简述多孔陶瓷的应用 并举例1 2个说明 答1 在金属熔体过滤净化技术中的应用 2 精过滤技术在其他领域的 应用 3 作催化剂载体 4 作敏感元件 5 作为隔膜材料 6 降低噪声 7 用于布气 举例因为泡沫陶瓷和蜂窝陶瓷等多孔陶瓷材料具有过滤面积大 过 滤效率高的特点 因此 在金属熔体过滤净化技术中 泡沫陶瓷作 为一种新型高效过滤器 用泡沫陶瓷或蜂窝陶瓷有效地捕获柴油机 尾气中小于lum的炭粒 精密气动装置或液压装置中利用孔径约为20 um的陶瓷过滤器 可去除对装置有害的微粒 等 8 泡沫塑料的定义 答泡沫塑料是整体内含有无数微孔的塑料 它是以塑料构成连续相 并以气体作为分散相的两相体系 9 泡沫塑料的优点 答泡沫塑料由于气相的存在 因而具有密度低 隔热保温 吸音 防震等优点 10 简述泡沫塑料的发泡方法 答1 物理发泡 利用物理原理发泡的 2 化学发泡 利用化学发泡剂加热后分解放出的气体而发泡或用原 料组分间相互反应放出的气体而发泡 3 机械发泡 是利用机械的搅拌作用 混入空气而发泡等 11 举出常见的几种多孔材料 答案沸石 介孔氧化硅 大孔陶瓷等 12 沸石的定义是什么 答沸石是第一族和第三族元素的水合晶体硅 铝酸盐 其骨架包括被阳离子及水分子所占据的孔道和孔穴 13 简述沸石不同于其它无机氧化物的原因 答因为沸石具有以下特殊性质 1 骨架组成的可调变性 2 非常高的表面积和吸附容量 3 吸附性质能被控制 可从亲水性到疏水性 4 酸性或其它活性中心的强度和浓度能被调整 5 孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸 5 12 范围之 内 6 孔腔内可以有较强的电场存在 7 复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对产物 反应物或中间物有 形状选择性 避免副反应 8 阳离于的可交换性 9 分子筛性质 沸石分离混合物可以基于它们的分子大小 形状 极性 不饱和度等 10 良好的热稳定性和水热稳定性 多数沸石的热稳定性可超过5 00 11 较好的化学稳定性 富铝沸石在碱性环境中有较高的稳定性 而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性 12 沸石很容易再生 如加热或减压除去吸附的分子 离子交换 除去阳离子 14 什么是沸石的硅铝比 答分子筛骨架的硅原子与铝原于的摩尔比 例常常被简称为硅铝比 Si Al 有时也用SiO2 Al2O3表示 15 沸 石表示式的通式 答沸石的晶胞结构通常表示为Mx n AlO2 价态 w是晶胞里水分子的 数目 16 引入金属离子方法通常有哪几种 答案离子交换的方法 通过原 位合成或者后处理进行表面改性 骨架改性等等 17 请举出常见的几种介孔材料 答案例如MCM 41 MCM 48 SBA 15 HMS等 18 介孔分子筛和沸石分子筛的区别 答案 1 沸石的孔径一般小于2nm 介孔分子筛的孔径一般2 50nm 2 沸石是硅铝酸盐的晶体骨架结构 介孔材料的骨架大多数是无 定型 19 吸附等温线有什么显示意义 答1 判断吸附现象的本质 如属于 分配 线性 还是吸附 非线性 2 寻找吸附剂对特定吸附质的 吸附容量3 用于计算吸附剂的孔径 比表面等重要物理参数20 物 理吸附和化学吸附的根本区别是什么 答物理吸附是被吸附的流体分 子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力 即所谓的范德华力 Vanderwaals 因此 物理吸附又称范德华吸附 它是一种可逆过程 当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分 子间的引力时 气体或液体的分子就被吸附在固体表面上 化学吸附是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果 这类型的吸附x SiO2 y wH2O 其中n是阳离子的需要一定的活化能 故又称 活化吸附 这种化学键亲和力的大小可以差别很大 但它大大超过物理吸附的 范德华力 化学吸附放出的吸附热比物理吸附所放出的吸附热要大得多 达到 化学反应热这样的数量级 而物理吸附放出的吸附热通常与气体的液化热相近 化学吸附往往是不可逆的 21 金属纤维烧结法制备的泡沫金属优 缺点 答优点纤维烧结法制备的多孔金属的渗透性比粉末法制取的高几十 倍 被称为 第二代多孔金属过滤材料 孔隙率高 95 比表 面积大 缺点力学性能不高 22 有序介孔材料的优点答 1 具有高度有序的孔道结构 基于微观尺度上的高度孔道有序性 2 孔径呈单一分布 且孔径尺寸可以在很宽的范围内 1 3 30nm 调控 孔洞可以具有不同的形状 3 具有高的比表面和高的孔隙率 4 具有较高的热稳定性和水热稳定性 5 应用前景广泛 可用于大分子催化 选择性吸附分离及新型功 能材料的制备等方面 23 试举例说明沸石在生活和工业生产中的应用 答案日常生活中无磷洗衣粉中使用4A沸石作为添加剂 石油精炼企 业上采用ZSM 5沸石作为石油裂化或者甲醇制烯烃的催化剂 作为烟草添加剂用于 香烟中有毒物质如亚硝胺 多环芳烃的去除 通过离子交换去除水 中重金属离子等等 24 请举出几个多孔材料最基本的参量 答多孔材料最基本的参量是直接表征其孔隙性状的指标 如孔率 孔径 比表面积等 另外多孔材料的性能也在很大程度上依赖于孔隙形貌 孔隙尺寸及 其分布 25 介孔材料的合成机理主要有哪几种 详细阐述其中一种你熟悉 的机理 试举例说明一种介孔材料的合成过程 答案介孔材料的合成机理有液晶模板机理 协同自组装机理 电荷 匹配机理 纳米铸造等 以液晶模板机理为例作为模板剂的表面活性剂在水溶液中聚成胶束 小球 胶束小球溶合成棒状胶束 棒状胶束堆积成具有介孔结构的 结构 溶液中无机前驱体物质通过水解缩合等过程沉积在胶束结构 上 形成无机物 胶束共组装的介孔结构 水热使得无机物种的介孔结构稳定后去除有机模板 获得具有介孔 结构的无机材料 举例说明SBA 15介孔材料的合成将有机模板剂 P123 溶于盐酸的水溶液