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多孔无机材料-试题及答案

多孔无机材料课程论文

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1.多孔材料的结构表征方法都有哪些，其主用作用是什么？(10分)

答：多孔材料的结果表征方法有衍射、波谱、光谱、显微技术、吸附

与脱附技术等。

从X射线粉末衍射谱图能够知到材料的晶胞尺寸、杂质、对称性、

无定型存在与否、晶体尺寸、应力、堆垛层错、晶体结构等信息。电

子衍射可以适用于微晶、表面、薄膜晶体的研究。单晶XRD技术是最

准确最可靠的测量晶体沸石及分子筛结构的方法。

红外光谱能够识别结构中的官能团，进行分子筛骨架构型的判别、

表面羟基结构、表面酸性以及分子筛的客体的结构等方面的研究。

Raman技术可以研究分子筛的基本结构单元和孔道环数、研究骨架原

子的化学状态。UV-Visible光谱技术在研究分子筛中的杂原子的配位

状态则十分有效。

利用核磁共振技术，根据化学位移可以考察原子核所处的化学环

境，从而对化合物进行结构分析。NMR分子筛材料研究中能够测定骨

架原子的化学状态。顺磁共振(ESR)可以通过顺磁信号判断化学环境--

--例如氧自由基等。

扫描电镜能够观察材料的外表面和结晶形貌，分析相的纯度。透

射电镜能够观测和解析材料的结构。

物理吸附研究中应用最多的主要有H-K方法确定微孔的孔分布和

B-J-H法确定介孔的孔分布，大孔的孔分布则可以用汞吸附法确

定。吸附分析可以测定材料表面积（BET、LANGMUIR等方法）、

孔容、结晶度。

2.多孔材料性能参数的表征方法有哪些，试举2例说明其具体操作

过程和所得到的性能参数？(15分)

答：多孔材料性能参数有孔隙率、孔径大小与分别、孔形、比表

面积等。

孔隙率是指多孔材料中孔隙所占体积与多孔材料的总体积之比，

一般以百分数来表示。孔径表征方式有最大孔径、平均孔径、孔径分

布等。多孔材料的孔尺寸形貌在不同方向上存在着差异，多孔材料的

这种各向异性程度可用各向异性率来表征。多孔材料比表面积在应用

中有着重大意义，用单位质量材料的总面积来表示。

（1）显微分析法：

本方法首先要求对多孔材料样品制备出尽量平整的断面，再通过

显徽镜观测出断面的总面积Sp和其中包含的孔隙面积So，然后利用

公式：

θ=Sp/So（求得的θ即是多孔材料的孔隙率）

（2）浸泡介质法：

采用流体静力学原理，其测量方式类似于天平称量法。它是将试

样浸泡于液体介质中使其饱和后再进行液中称重来确定试样的总体积，

进而测算得出多孔体的孔率(见图2.1)。

具体步骤：先用天平称量出试样在空气中的重量W1，然后浸入介

质(如除气的油，水、二甲苯或苯甲醇等)使其饱和，采用加热鼓入

法或减压渗透法使介质充分填满多孔材料的孔隙。

浸泡一定时间充分饱和后取出试样，轻轻擦去表面的介质，再用

天平称出其在空气中的总重量W2。然后将饱含介质的试样放在吊具

上浸入工作液体中称量，此时试样连同吊具的总重量为W3，而无试

样时吊具悬吊于工作液体中的重量为W4。由此最后得出的多孔体孔

隙率为：

()S

LWWWWρρθ432101+--=,Lρ:工作液的密度

Sρ:对应致密固体材质的密度

3.多孔陶瓷的特性参数有哪些，都有什么意义？(10分)

答：多孔陶瓷的特性参数有：①气孔率；②平均孔径、最大孔径

和孔道长度；③渗透能力。

气孔率表示开口孔道体积占材料总体积的百分率。根据气孔率的

大小多孔陶瓷可以分为泡沫陶瓷、蜂窝陶瓷、粒状陶瓷。根据孔径大

小，陶瓷可分为1000m到几十微米的粗孔制品、0.2到20m的微孔

制品和0.2m到几纳米的超微孔制品。在多孔陶瓷材料两侧存在一定

压力差的条件下，材料的渗透能力指材料透过流体的能力，一般用透

气度或渗透率来表征。综合考虑多孔陶瓷使用时的具体要求以确定上

述几项指标，是研制多孔材料的关键。

4.多孔炭材料主要有哪几类，各有什么特点和用途？(10分)

答：多孔炭材料主要有活性炭、碳分子筛、活性碳纤维。

活性炭的突出优点是内部孔隙结构