ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Твердые тела с большой удельной поверхностью (высокодисперсные твердые тела) из "Адсорбция, удельная поверхность, пористость" Прежде чем перейти к описанию методов использования данных адсорбции, рассмотрим различные случаи, когда твердое тело имеет большую удельную поверхность и пористую структуру. [c.10] Обычно мельчайшие частицы порошка — первичные частицы — слипаются друг с другом и образуют более или менее протяженные скопления, или вторичные частицы. В простейшем случае агрегация частиц происходит при комнатной температуре вследствие простого прилипания одной частицы к другой под действием молекулярных сил. Этот процесс ускоряется при повышении температуры и под действием давления. Иногда, в частности в неорганических окислах и солях, частицы склеиваются вместе благодаря адсорбированной воде, которая увеличивает подвижность ионов вблизи поверхности твердого тела. Кроме того, взвешенные частицы, сталкиваясь друг с другом в процессе броуновского движения, часто слипаются вместе, образуя выпадающие в осадок зерна. В качестве примера приведем ксеро-гели окиси железа и кремнезема. В скоплениях всех этих типов площадь поверхности меньше площади поверхности первоначальных частиц порошка или осадка на величину, равную площади мест контактов. Такие твердые тела также имеют поры, образованные зазорами между частицами, причем их объем часто составляет значительную долю полного объема (т. е. объема пространства, заключенного внутри гипотетической мембраны, натянутой па зерно). [c.10] Большинство пор в твердом теле имеет сравнимые размеры, а их форма соответствует форме первичных частиц. Например, стенки пор, образующихся в скоплении сфер, составлены пз кусков поверхностей сфер (рис. 1). [c.11] При нагревании в течение нескольких часов ксерогели спекаются [8]. Их удельная поверхность уменьшается при более низких температурах, видимо, в результате полного слипания частиц золя, а при более высоких температурах — в результате роста больших частиц за счет мелких. В соответствии с этим меняется распределение пор по размерам, хотя в некоторых системах суммарный объем пор может меняться очень незначительно в широком интервале температур. В геле окиси олова, например, объем пор остается почти постоянным в широкой температурной области, от 200 до 1500°, и резко уменьшается прп повышении температуры до 1600°. [c.11] Большая удельная поверхность может образовываться не только при скоплении первичных частиц, но также при удалении частей исходного твердого тела, в результате которого остаются поры. Стенки таких пор создают удельную поверхность твердого тела. Такое образование активного твердого тела путем вычитания может происходить различными способами. Если исходное твердое тело состоит из нескольких компонентов, то одна компонента может выделиться вследствие того, что ее разложение или испарение окажется более предпочтительным. Примером этого слул ит приготовление никеля Ренея обработкой сплава никеля и алюминия едким натром для удаления алюминия. Возрастание удельной поверхности частично графитированного угля, происходящее при его получении, представляет пример выделения твердого тела химическим способом. Внутри каналов происходит окисление, при котором каналы постепенно увеличиваются в диаметре и удлиняются. Активирование древесного угля при обработке его паром, видимо, проходит подобным образом. Как в той, так и в другой системе твердое тело неоднородно, и одна его часть окисляется предпочтительнее. [c.12] Получение фуллеровой земли — другой пример образования твердого тела вычитанием. Ее приготовляют из кальциевой формы минерала монтмориллонита, обрабатывая его для отделения алюминия разбавленной серной кислотой. Активные твердые тела могут быть также получены путем термического разложения типа твердое тело А- твердое тело В (активное) -f газ [9]. Это довольно сложный процесс. При образовании новой фазы В, по-видимому, из каждого кристаллита А получается несколько кристаллитов В. При этом размер кристаллита уменьшается, а полная площадь соответственно увеличивается. Усадка, вызванная тем, что плотность продукта в общем случае больше плотности исходного вещества, будет способствовать образованию трещин между каждым новым кристаллитом В и его соседями. Поверхность кристаллитов будет, таким образом, доступна молекулам адсорбата. [c.12] Многие кристаллические тела содержат естественные трещины. Вероятно, они обусловлены несовершенствами кристалла, особенно дислокациями [39], которые возникают из-за примесей или даже из-за незначительных флуктуаций условий во время его роста. Если эти трещины настолько широки, что способны пропускать молекулы адсорбированного газа или ионы (или молекулы) из раствора, они будут давать вклад во внутреннюю поверхность. [c.13] Вернуться к основной статье