吸附剂的孔结构

吸附剂的孔结构

吸附剂材料非常重要，甚至起决定性作用的就是孔结构。孔的总数以及孔的形状和尺寸决定了吸附能力甚至是吸附速率。在吸附进程中孔的重要性极大地取决于孔的尺寸。大多数固体吸附剂具有复杂的结构，不同尺寸和形状的孔。根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的规定，孔隙通常分为微孔、中孔和大孔三类，其中微孔孔径小于2nm，中孔的孔径在2～50nm之间，大孔的孔径大于50nm。更细致的分类还涉及超微孔，定义为孔径小于0.7nm。

发生在表面大孔的吸附与发生在平整表面的吸附机理有所不同。大孔吸附剂的特殊表面积非常小，因此，表面的吸附通常可以忽略。毛细凝聚现象不会发生在大孔中。大孔不是通过容积而是通过表面吸附分子。例如，苯酚在大孔上的吸附比在中孔和微孔上要弱得多。

对中孔而言，吸附剂的表面积具有重要的物理意义。单分子层和多分子层吸附在中孔表面交替进行，其机理主要是毛细凝聚。表面积、孔容积以及孔径分布是表征中孔的基本参数。中孔和大孔在吸附质传输到微孔的进程中起着重要作用。

微孔的尺寸通常与那些吸附质分子尺寸相近。所有吸附剂的原子或分子都会与吸附质相互作用。这是微孔吸附与中孔和大孔吸附之间的本质区别。所以，微孔吸附本质上就是一个孔隙填充的过程，因此孔容积是微孔吸附的主要控制参数。考虑到大多数的总表面积存在于微孔，大孔对总表面积的贡献很小，因此微孔是决定吸附性能的主要因素。同时微孔的吸收能较高，也更有利于对低分子量有机物的吸附。