1. 什么是表面和表面積?
表面是固體與周圍環境, 特別是液體和氣體相互影響的部分; 表面的大小即表面積。
表面積可以通過顆粒分割(減小粒度)和生成孔隙而增加，也可以通過燒結、熔融和生長而減小。
2. 什么是比表面積?為什么表面積如此重要?
比表面積英文為 specific surface area，指的是單位質量物質所具有的總面積。分外表面積、內表面積兩類。國際標準單位為㎡/g。
表面積是固體與周圍環境，特別是液體和氣體相互作用的手段和途徑。一般有下列三種作用：
1) 固體-固體之間的作用：表現為自動粘結，流動性(流沙)，壓塑性等。
2) 固體-液體之間的作用：表現為浸潤，非浸潤，吸附能力等。
3) 固體-氣體之間的作用：表現為吸附，催化能力等。
3. 什么是孔?
根據 ISO15901 中的定義，不同的孔(微孔、介孔和大孔)可視作固體內的孔、通道或空腔， 或者是形成床層、壓制體以及團聚體的固體顆粒間的空間(如裂縫或空隙)。
4. 什么是開孔和閉孔?
多孔固體中與外界連通的空腔和孔道稱為開孔(open pore)，包括交聯孔、通孔和盲孔。這些孔道的表面積可以通過氣體吸附法進行分析。
除了可測定孔外，固體中可能還有一些孔，這些孔與外表面不相通，且流體不能滲入，因此不在氣體吸附法或壓汞法的測定范圍內。不與外界連通的孔稱為閉孔(close pore)。
開孔與閉孔大多為在多孔固體材料制備過程中形成的，有時也可在后處理過程中形成，如高溫燒結可使開孔變為閉孔。
5. 什么是孔隙度?
孔隙度是指深度大于寬度的表面特征，一般用孔徑及其分布和總孔體積表征。
6. 什么是多孔材料?
多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料，孔洞的邊界或表面由支柱或平板構成。多孔材料可表現為細或粗的粉體、壓制體、擠出體、片體或塊體等形式。其表征通常包括 孔徑分布和總孔體積或孔隙度的測定。在某些場合，也需要考察其孔隙形狀和流通性，并測定內表面和外表面面積。
7. 真實的表面是什么樣的?
立方體和球體是在數學計算上最簡單的理想模型。對于邊長為L cm 立方體，其表面積為6L2 cm2。但在現實情況中，數學中的理想幾何形狀是根本不存在的，因為在顯微鏡下看所有真實表面，它們都是有缺陷，都是凸凹不平的。如果有一個“超級顯微鏡”，你就能看到表面有多粗糙，這不僅是由 于空隙，孔道，臺階和其它的非理想情況，更是由于原子或分子軌道的分布。這些表面的不規則性 總是創造出比相應的理論面積更大的真實表面積。
8. 影響表面積的因素有哪些?
影響表面積大小的因素包括顆粒大小(粒徑)和顆粒形狀(粒形)以及含孔量。
設想一個一米邊長的真實立方體被切割成一微米(10-6 m)的小立方體, 這樣將產生1018 個顆粒。每個顆粒暴露的面積是 6x10-12 平方米(m2), 所有顆粒貢獻的總面積則為 6x106 m2。與未切割材料比較，這種暴露面積的百萬倍的增加是超細粉體具有大表面積的典型。
除了粒度以外，顆粒形狀也對粉體的表面積有所貢獻。在所有幾何形狀中，球形具有最小的面積/體積比，但一串原子如果僅沿著鏈軸線鍵合，則會有最大的面積/體積比。所有的顆粒物質都具 有幾何形狀，因而具有在兩個極端之間的表面積。通過比較兩個有相同組成和相同質量，但形狀分 別為球形和立方體的顆粒表面積，很容易看到顆粒形狀對表面積的影響。計算得出，在顆粒重量相同的情況下，立方體面積大于球體面積。
因為粒徑、粒形和孔隙度的不同，比表面積的范圍可以有極大的變化，但孔的影響往往使粒徑 和外部形狀因素的影響完全湮沒。由密度大約為 3g/cm3 的 0.1 微米半徑球形顆粒組成的粉末比表面大約為 10m2/g， 而 1.0 微米半徑的類似顆粒比表面會減少 10 倍;但是如果同樣的 1.0 微米半徑顆粒含有大量的孔隙，其比表面可能超過 1000m2/g。這清楚地表明孔對表面積的重要貢獻。
9. 在粒度分析儀上計算出的表面積值準確嗎?
盡管顆粒形狀能被假設為規則的幾何形，但是絕大多數的情況下它是不規則的，只不過目前流行 的粒度測量方法是基于“等效球體積”。如果試圖利用粒度測量方法(包括激光衍射法、光散射法、 電域敏感法、沉降法、透過法、篩分法和電子顯微鏡法)測量比表面，由于粒形、表面的不規則及 孔隙度的影響，其結果會比真值嚴重偏小，甚至相差 1000 倍以上。因此，由粒徑計算表面積只能通過球形或其它規則幾何形狀的絕對假設建立一個低限值。
10. 孔的類型有哪些?
工業催化劑或載體作為多孔材料，是具有發達孔系的顆粒集合體。一般情況是一定的原子(分子)或離子按照晶體結構規則組成含有微孔的納米級晶粒;而因制備化學條件和化學組成的不同， 若干晶粒又可聚集為大小不一的微米級顆粒，然后工業成型成更大的團粒或有不同幾何外形的顆粒集合體。
不同的制備方法會生成不同的孔結構。如， 高溫燒結或擠壓成型的多孔固體的孔結構是無 規則的;而由膠體在充水的初級結構中沉淀、 收縮、老化，會產生特征性的微孔結構(典型 例子如水泥和石膏)。
沸石和分子篩具有穩定的晶體結構，它內部的孔是由晶體內的孔道、縫隙或籠組成的具有均勻尺寸和規則的形狀。在沸石內部，籠是由直徑 0.4 – 1nm 的窗口相連。一個籠可以看作是一個球形孔。
所以，實際體積中的孔結構都是復雜的， 是由不同類型的孔組成的。在分子水平上看，孔的內表面幾乎都是不光滑的。但是，我們可以從幾個基本類型開始(如圖)，然后建立它們的各種組合。
最典型的是筒形孔(圓柱孔)，它是孔分布計算的一個基礎模型。
擠壓固化但還未燒結的球形或多面體粒子多是錐形孔(楔形孔，棱錐形空隙)。
裂隙孔是由粒子間接觸或堆砌而形成的空間。這個模型也是溶漲和凝聚現象的計算基礎。
墨水瓶孔都有孔頸?？讖绞禽^大孔隙的頸口，因此墨水瓶孔也可以看成是球形孔與筒形孔的組 合。沸石類的孔隙是穩定的，但被“頸口”所控制，它可以被看作是筒形孔和墨水瓶孔的中間狀態。
——以上內容轉自楊正紅老師《物理吸附100問》，歡迎大家購買正版圖書閱讀


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