多孔材料的结构表征及其分析

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1、多孔材料的结构表征及其分析摘要:多孔材料是一重要的材料类别。本文对其分类、组成、性质、合成方法，以及主要应用领域进行了概述。同时阐述了几种较普遍接受的多孔材料合成机理，包括液晶模板机理，协同作用机理，真正液晶模板机理，硬模板机理。最后,重点介绍了它的常用结构表征方法及其分析，包括X射线粉末衍射、显微技术、红外光谱、热重分析、和核磁共振技术，并指出这些方法中存在的一些不足。关键词:多孔材料；合成机理；结构表征Thestructureofporousmaterialscharacterizationandanalys

2、isAbstract：Theporousmaterialisanimportantmaterialclasses.Thisclassification,composition,properties,synthesismethods,aswellasmajorapplicationareasareoutlined.Alsodescribedthesynthesismechanismofseveralgenerallyacceptedporousmaterials,includingliquidcrystaltemp

3、latemechanism,themechanismofsynergy,realliquidcrystaltemplatemechanism,andhardtemplatemechanism.Highlightsthecommonstructuralcharacterizationmethodsandanalysis,includingX-raypowderdiffraction,microscopy,infraredspectroscopy,thermalgravimetricanalysis,andnucle

4、armagneticresonance,andpointsoutsomedeficienciesexistinthesemethods.Keyword：porousmaterials;synthesismechanism;structuralcharacterization引言材料是人类赖以生存和发展的物质基础，其发展标志着社会的进步。在考古学上，对早期人类历史的划分就是以材料来划分的。比如以石头作为工具使用的“石器时代”，通常画分为三个独立的阶段，即使用打制石器为主的旧石器时代、过渡的中石器时代和使用磨制石器为

5、主新石器时代；青铜广泛使用的“青铜时代”；以及青铜时代之后以冶铁和制造铁器为标志“铁器时代”等等。至上世纪70年代，人们把信息、材料和能源誉称为当代文明的三大支柱。80年代，以高技术群为代表的新技术革命又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。其作用和意义不言自明。材料除了具有重要性和普遍性以外，还具有多样性，具体也体现在其分类方法的多样性上。其中从物理化学属性来分，材料可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。而在各种材料当中，由于多孔材料具有空旷的骨架结构和

6、巨大的比表面积，其应用的广泛性已经越来越受到科学工作者的关注[1-3]。“没有材料，没有进步”（NoMaterials，NoProgress）一语道出了材料科学在现代科技、人类发展和社会进步中起到的决定性作用。因为材料科学不仅是现代科学技术的最重要支柱，更是人类社会生存与发展的物质基础。社会发展的需求引领着科学技术的向前发展，社会高科技呈数量级的高速发展，越来越寄望科学家能够提供具有新型功能的材料，新材料的合成是新世纪持续发展的重要条件之一。在各种各样的不断被开发和应用的材料当中，多孔无机材料因为在离子交换、吸附

7、与分离，主客体化学，光学器件等领域的广泛应用，引起了全世界科研工作者的普遍关注。尤其多孔无机材料作为非常重要的催化剂和催化剂载体在催化工业中的应用，带动了石油加工与石化工业的巨大发展。多孔材料的研究离不开结构表征分析,多孔材料的孔隙结构特性可分解为孔径、孔径分布、孔形态及孔通道特性等方面。多孔材料的表征方法很多,根据检测目的不同,一般可分为X射线小角度衍射法、气体吸附法、电子显微镜观察法、压汞法、气泡法、离心力法、透过法、核磁共振法等。本文就常用的几种方法,如X射线小角度衍射、电子显微、红外光谱、热重分析、和核磁

8、共振等测量技术做重点介绍,并对多孔材料的结构表征测量结果进行详细的分析讨论。1.多孔材料的概述1.1多孔材料的分类孔的各种属性是多孔材料的最重要的特性,包括孔道结构、孔体积、孔径大小等等。孔按照不同的角度可以分为很多类型：比如，从通透性角度可以分为和表面相连通的开放孔(openpores)，以及独立存在于内部的封闭孔(closepores)；按形貌区分：柱形(cylind