多孔材料复习题

1、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

2、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

3、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 /%80907030506 .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0.05 600 um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

4、。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20um 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：11 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

5、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。12 .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。13 .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。14 .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（512?）范围之内；（

6、 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） xx 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500 ；（ 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。15 .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 SiO

7、2 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/nAlO2）x（SiO2）y?wH2O,其中n是阳离子的价态，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-49 、 HMS 等。50 .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。51 .吸附等温线有什么显

8、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52 .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

9、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。53 .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。54 .有序介孔材料的优点答：55 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（1.3-30 nm）调 控，孔洞可以具有不同的形状；56 3）

10、具有高的比表面和高的孔隙率；57 4）具有较高的热稳定性和水热稳定性；58 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。59 .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炫的催化剂；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。60 .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。61 说明SBA-15介孔材料的合成：将有机模板剂（P123）溶于盐酸的