掺珍珠岩水泥石孔分形维数及其与孔结构、强度的关系

通过压汞法测试不同龄期掺0-40%珍珠岩掺合料水泥石的孔结构参数,利用分形理论的相关知识研究这些水化物的孔体积分形特征,计算它们的孔分形维数D=3.3～3.5,分析并探讨该水泥石孔分形维数与孔结构参数、抗压强度之间的关系.结果表明水泥石孔分形维数与孔隙率、孔径、孔表面积有密切的关系,随着孔分形维数增大,孔隙率提高,孔径扩大、孔表面积增大,孔结构就越劣化,对应的材料抗压强度下降.因此孔体积分形维数可用于综合评定材料的孔结构特性.     

孔径分布对多孔镍孔体积分形维数的影响

用压汞法对用粉末冶金法制备的多孔镍试件进行了测试,得到了多孔镍试件的孔隙率及孔径分布曲线,并以Menger海绵体模型为基础,根据压汞实验数据确定了多孔镍试件的孔体积分形维数,发现多孔镍的孔隙结构具有明显的分形特征,分形维数在2.8～3.0之间.孔径分布范围越宽、平均孔径越大,孔体积分形维数越大.多孔镍的孔体积分形维数在一定程度上反映了多孔镍孔隙结构的均匀性及填充能力.     

分形维数对芳纶纸基材料结构和性能的表征

对位芳纶纸基材料因具有高强度、高模量和轻量化等特性而得到广泛的重视和应用,这些特性与其多孔结构有着密切关系。通过压汞法对芳纶纸基材料的多孔结构进行了研究,以多孔材料分形维数作为结构重要的评价指标,探讨了分形维数与芳纶纸基材料的多孔结构和宏观性能之间的函数关系。实验结果表明,芳纶纸基材料的孔隙结构呈现明显的分形特征,分形维数D=2.0~3.0;分形维数越大,孔比表面积越大,孔隙率提高,孔径增大,孔结构就越复杂和劣化,对应材料的拉伸指数、撕裂指数和耐压强度均下降。分形维数可作为芳纶纸基材料多孔结构特性的综合评价指标,并且与其宏观性能的相关性良好。     

基于二维SEM图像的介孔碳表面分形特征分析

将分形理论引入到介孔碳孔结构表征,基于SEM图像计算二维分形维数(D2)及三维分形维数(D3),并分析了分形维数与孔结构参数之间的规律.结果表明,D2及D3能有效地量化介孔碳形貌的差异,两者随形貌的变化一致,即D2越大D3也越大.当介孔碳的显气孔率相近时,平均孔径越小D2和D3越大,反映出介孔碳具有越多的细部特征和越粗糙的表面.     

催化剂Ru/C的表面分形分析

催化剂Ru/C因具有巨大的比表面积、复杂的孔隙结构和特有的表面化学性质在许多行业得到广泛应用.利用气体吸附法分析了催化荆Ru/C的比表面积及孔径分布,利用全吸附数据和经典的描述材料表面多层吸附模型的FHH理论研究了Ru/C的表面分形维数,讨论了分形维数与表面状态的关系,发现其分形维数接近于3,分维值与样品的孔隙和表面结构复杂性的关系最为密切,与比表面积没有直接的关系.     

表面活性剂改性的大孔径介孔炭对电极染料敏化太阳电池(英文)

以大孔径的介孔炭(MC)为催化层材料经低温热处理构建出炭对电极,着重探讨了在炭浆料中添加Triton X100对其组装的染料敏化太阳电池(DSCs)光电性能的影响,并引入分形维数(DF)用于定量评估炭膜形貌的差异。结果表明,当炭浆料中Triton X100的含量增加到0.1 mL(相应MC含量为0.6 g)时,DSCs的光电转换效率增加至5.65%,其值比活性炭对电极DSCs高46.5%,且达到Pt对电极DSCs的95.4%。Triton X100改性的介孔炭对电极的高性能归功于高品质的炭膜和介孔炭本身合理的孔结构(如大尺寸孔径和大比表面积等)。相对于未添加Triton X100的纯介孔炭对电极,Triton X100改性的介孔炭对电极具有分布更均匀的炭膜和更小的分形维数,是对电极欧姆串阻减小及相应器件效率改善的一个重要因素。     

多孔材料孔结构分形维数的研究现状

分形表征是多孔材料孔结构表征中的一种新兴的方法。通过构造分形几何模型，阐述了多孔材料孔结构分形表征中不同类型的分形维数。分析了现阶段研究中存在的问题，探讨了分形表征在多孔材料孔结构表征中未来的发展趋势。     

微孔聚丙烯的分形特征

泡孔结构具有分形特征,可以用分形维数来描述其形态复杂性。文中应用MATLAB编写的数盒子算法,计算了应用超临界二氧化碳作为发泡剂间歇发泡制备的微孔聚丙烯的盒维数,并讨论了二值化阈值对分形维数的影响。结果表明,聚丙烯微孔结构具有典型的分形特征,分形维数与微孔聚丙烯的泡孔密度有关,在一定阈值下,分形维数随着泡孔密度的增加而增加。分形维数是发泡聚丙烯微孔结构的几何特性之一,体现了聚丙烯在特定条件下的发泡能力。     

NaCl-Na_2CO_3熔盐介质中制备的镁橄榄石多孔材料的气孔分形特征

以NaCl-Na_2CO_3为熔盐介质制备了镁橄榄石多孔材料,采用压汞法研究了材料内部气孔的结构特征,利用SEM表征了材料的显微结构;采用综合热分析仪分析孔的形成机理,并在Menger海绵体构造模型的基础上,用分形理论对材料的孔径参数进行表征;研究了烧成温度与原料中盐配比对气孔分形维数的影响,探讨了气孔的分形维数与孔径分布的关系。结果表明,制备的镁橄榄石多孔材料内部气孔以6.6和66μm为界点,具有三重分形特征,其原因是材料内部气孔的成孔机理不同。原料配比中NaCl和Na_2CO_3的含量都为20%,经1 100℃烧后材料内部气孔的体积分形维数最小,为2.16895;此时材料内部孔径集中分布于6.6~66μm。     

掺杂二氧化硅干凝胶孔结构的分形特性

利用溶胶-凝胶酸碱二步催化法和常压干燥法制备了掺有不同含量TiO₂粉末、 自制SiO₂干凝胶纳米粉末和微玻璃纤维的SiO₂干凝胶。采用氮气吸附-脱附实验,由经典FHH方程计算得到各掺杂SiO₂干凝胶的表面分形维数。比较研究了不同添加物对SiO₂干凝胶密度、 孔结构和比表面积等的影响, 并根据de Boer理论判断了孔隙的形状。结果表明, 添加物不仅能够增强SiO₂干凝胶的强度, 抑制湿凝胶干燥过程中的收缩, 而且能改变其孔隙结构和颗粒堆积方式。SiO₂纳米颗粒能够降低SiO₂干凝胶的比表面积, 且使其孔径分布逐渐变宽;而TiO₂粉末和短切纤维, 能够提高SiO₂干凝胶的比表面积, 最终获得的改性SiO₂干凝胶最高比表面积可达1064.96m2/g。各个样品的表面分形维数均在2.4~2.5之间。     

整体式载体的分形研究

整体式Al2O3载体结构实测结果表明,虽然不同组分、不同条件下形成的块体具有不同的结构,但孔隙尺寸均满足分形标度律,是一种分形.本文构造了整体式载体分形体,提出了整体式载体的一种分形模型--蜂窝分形体,导出了关联表面积和体积增量的分形表达式,并分析了表面分维数的几何意义.本文在测得载体孔径分布的基础上,利用该模型的表面积与体积增量分形表达式,从压汞法的实验数据,研究了整体式载体分维数:实验得到的比表面积、体积增量及样品制备条件、孔隙尺寸等性能与分维数的关系,与模型提出的结论符合得很好,此方法对优化制备条件与块状载体的性能有重要意义.     

以一种新碳前驱体制备有序介孔碳及其表征

分别采用两亲性三嵌段共聚物F127、P123以及F127/P123复合物为模板剂,线性酚醛树脂/六亚甲基四胺固化物为碳源,利用有机-有机自组装法制备了具有二维六方结构和蠕虫状结构的介孔碳材料。采用FT-IR、XRD、TEM、低温N2吸附/脱附、TG和元素分析等方法表征了介孔碳的结构,研究了不同的模板剂对介孔碳结构的影响。结果表明,以F127为模板剂制备的介孔碳具有规则的二维六方结构,其比表面积、微孔表面积、孔容、孔径和孔壁厚度分别为670m2/g、368m2/g、0.40cm3/g、3.2nm和4.5nm。以P123为模板剂制备的介孔碳具有蠕虫状结构,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔径分别为506m2/g、251m2/g、0.27cm3/g和3.0nm。以F127/P123复合物为模板剂制备的介孔碳的孔径相对于单一模板剂有所提高,其比表面积、微孔表面积、孔容和孔壁厚度均随着复合模板剂中F127质量分数的降低而降低。     

随机结构粗糙表面的湿润性研究

依据荷叶表面具有的不规则自相似微纳双重结构,引入分形几何学构造类似荷叶的随机分形结构,建立相应的Cassie、Wenzel模型接触角方程,分析随机分形结构的分形维数和结构参数对其润湿性的影响。结果表明:分形结构表面的分形维数越大,结构越致密,接触角越大;分形结构中微/纳尺度参数之比越大,接触角也越大。然而,随机结构即使分形维数趋于最大的3.0,Wenzel模型表观接触角也不能达到超疏水的150°,Cassie模型最大表现接触角大于150°;更适合用于制备超疏水表面。     

Dinger-Funk方程在优化水泥浆孔结构和强度中的应用

根据Dinger-Funk(D-F)方程确定的最紧密堆积模型设计水泥浆体组成材料粉体的配合比,用相关系数和欧式距离表征实际配比中粉体粒径分布与D-F方程的接近程度。采用压汞法(MIP)测试水泥浆体的孔结构,分析欧式距离和孔体积分形维数之间的相关性及二者对抗压强度的影响。结果表明:欧式距离与分形维数之间具有较高的相关性,相关性为85.36%;当欧式距离从85.65减小至57.42时,分形维数从3.17增大到3.21,抗压强度增大,最大增幅为27.77%;当欧式距离从57.42减小至37.61时,分形维数从3.21减小到3.03,抗压强度的增长幅度不明显。     

多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物的制备与孔结构

以甲苯和正庚烷为混合致孔剂,悬浮法制备多孔苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(St-DVB)。在77K低温下,采用氮气吸附法测定了多孔St-DVB共聚物的氮气吸附-脱附等温线。通过改变交联度和致孔剂组分(甲苯与正庚烷配比),研究了它们对共聚物微观孔结构的影响。结果表明,共聚物的孔体积和平均孔径随甲苯与正庚烷配比的增大而减小,比表面积和微孔体积在甲苯与正庚烷配比为1∶1时最大。交联度对共聚物孔结构的影响显著,比表面积和孔体积随交联度的增大而明显增加,平均孔径随交联度的增大而减小。     

丙烯酸系吸附树脂研究进展

本文综述了丙烯酸系树脂合成技术的研究进展.交联剂和致孔剂是影响树脂合成的关键因素,通过改变它们的种类和比例可以得到不同孔结构的吸附树脂.在交联度固定不变时,致孔剂用量越多,孔体积越大,致孔剂的分子量越大,孔径越大.在致孔剂用量一定的情况下,交联度越高,比表面积越大,而孔径则随交联度增加而减小.文章对中极性树脂在多个领域的应用也作了介绍.     

介孔材料分形表征的研究进展

分形是材料表征中一种新兴的方法。本文介绍了介孔材料的基本特性和表征方法;阐述了分形理论的发展、分形维数的计算测定与分形在介孔材料表征中的应用,分析了介孔材料的分形模型,指出分形在介孔材料表征中的发展前景。     

介孔分子筛的孔结构表征及其分析

介孔分子筛的研究已成为当今材料科学研究领域的一大热点，而介孔材料的研究离不开结构表征分析。介孔材料的表征常用X射线小角度衍射法（XRD）、气体吸附法、电子显微镜观察法等。重点介绍了这些表征方法对多孔材料的孔道有序性、孔形态、比表面积和孔体积及孔径等的表征分析应用，最后简单介绍了孔结构表征的新方法。     

活化方式对有序介孔炭孔结构及电化学性能的影响

采用软模板法合成有序介孔炭(OMC),并通过不同的活化方式对OMC进行活化处理,以制备出具有较高比表面积的微/介孔炭材料。利用小角X射线衍射、氮气吸附、扫描及透射电镜对活化前后介孔炭的孔结构进行表征;循环伏安、恒流充放电、交流阻抗等方法测试其电化学性能。探讨不同活化方式对介孔炭孔结构和电化学性能的影响。结果表明:高温活化在保持介孔炭的有序性及其二维六角结构的基础上,在其孔隙结构中形成了大量微孔结构,有效地提高了介孔炭的孔体积及比表面积,比表面积由674 m~2/g提高到2 404 m~2/g,孔体积由0.98 cm~3/g提高到2.24 cm~3/g,并进一步提高了介孔炭的电化学性能,在500 mA/g电流密度下,其比电容可达175 F/g。活化方式对活化后的介孔炭的孔结构及电化学性能有很大的影响。     

多级孔材料研究进展

多孔材料具有孔隙率高、比表面积大、导热系数低、体积密度小及化学性质稳定等优点,在吸附与分离、催化剂载体、隔热材料、能量储存、传感器等领域拥有广阔的应用前景。基于孔直径的大小可将多孔材料分为三类:孔径大于50nm的大孔材料(Macroporous materials),孔径介于2～50nm的介孔材料(Mesoporous materials)和孔径小于2nm的微孔材料(Microporous materials)。但是,由于孔径的限制,这三类材料的应用均存在一定的局限性。多级孔材料兼具通透性好、孔隙结构发达、体积密度小、比表面积和孔体积大等优点,打破了传统单级孔材料孔结构单一的局限,因此越来越受到研究人员的关注。然而,多级孔材料在制备中仍存在较多问题。例如,其合成过程通常会涉及到两种及两种以上的方法,制备工艺复杂;现有的多级孔材料的制备成本高,孔结构难以控制。因此,研究者们主要从优化多级孔材料的制备工艺以及降低生产成本等方面入手,制备出孔径均一且可控的多级孔材料。多级孔材料主要有大孔-介孔材料(Macro-mesoporous materials)、微孔-介孔材料(Micro-mesoporous materials)以及含有两种或多种不同孔径的介孔-介孔材料(Meso-mesoporous materials)。大孔-介孔材料常见的制备方法有模板法、发泡法、溶胶-凝胶法及熔盐法等;微孔-介孔材料的主要制备方法有化学活化法、模板法和水热法等;介孔-介孔材料的制备方法主要有水热法、模板法、溶胶-凝胶法及自组装法等。本文综述了近年来多级孔材料的最新研究进展,分别对大孔-介孔、微孔-介孔及介孔-介孔材料的制备方法进行了介绍,并简要分析了未来本领域研究的发展趋势。