2.4.2 Влияние морфологии наночастиц бемита на адсорбционно-структурные свойства наноструктурной керамики

На рисунке 2.34, а, в приведены изотермы адсорбции-десорбции азота на НСК, синтезированной без ингибитора и с ингибитором. Петля гистерезиса изотермы адсорбции-десорбции более узкая для НСК, синтезированной с ингибитором, т.е. десорбция протекает при меньших давлениях, что свидетельствует о наличии нанопор большего размера.

Обе изотермы имеют характерные для нанопористых материалов петли гистерезиса в области относительных давлений p/p0≥0,4, обусловленные переходом полимолекулярной адсорбции в капиллярную конденсацию. Форма изотермы и наличие петель гистерезиса на графиках адсорбции-десорбции по классификации IUPAC позволяет отнести их к изотерме типа IV [33]. Десорбционная ветвь изотермы на начальной стадии процесса десорбции снижается полого, а затем при p/p00,5 –резко до соединения с адсорбционной ветвью. Такая петля характерна для адсорбентов со сквозными капиллярами и примерно одинаковым эффективным радиусом (например, для алюмосиликатов).

П

а) б)

в) г)

Рисунок 2.34 − Изотермы адсорбции-десорбции азота и графики распределения нанопор по размерам в НСК, синтезированной без ингибитора (а, б) и с ингибитором (в, г).

Таблица 2.9 − Структурные свойства НСК в зависимости от условий синтеза

Условия синтеза	Состав НСК	Удельная пов-ть, м2/г	Объем нанопор, см3/г	Преобладающий диаметр нанопор, нм
Без ингибитора	AlООН	86	0,07	4,7
С ингибитором	AlООН	129,2	0,18	20–80

реобладающий размер нанопор в НСК, синтезированной с ингибитором, увеличился не менее чем в 5 раз, и находится в диапазоне 20–80 нм (рисунок 2.34, б, г). В таблице 2.9 приведены результаты исследования характеристик нанопористой структуры НСК.

При использовании ингибитора наблюдается существенный рост удельной поверхности, размера и сорбционного объема пор НСК. Такие высокие значения удельной поверхности и размера нанопор одновременно получили авторы [106], которые детально изучили процесс формирования гидроксида алюминия в присутствии полиэтиленоксидного сурфактанта (PEO) и разработали новый метод формирования наноструктурного оксида алюминия на основе растворных технологий. Введение PEO в коллоид гидроксида алюминия позволил эффективно управлять ростом кристаллитов бемита и морфологией конечных кристаллитов -Al2O3. Был получен порошок -глинозема с частицами в форме волокон толщиной 3–4 нм и длиной 30–60 нм. Они складывались беспорядочно, образуя структуру с низкой плотностью контактов между волокнами и с очень большой пористостью. Наиболее интересный факт – влияние количества PEO на удельную поверхность материала. Очевидная тенденция состоит в том, что средний размер и объем пор увеличиваются с увеличением введенного в

Таблица 2.10 – Влияние соотношения PEO/AI на удельную поверхность, размер и объем пор образцов γ-оксида алюминия [106]

PEO/AI	S (БЭТ), м2/г	d р, нм	Vp, cм3/г
0	321,6	5,9	0,471
0,24	360,0	15,7	1,409
0,47	376,2	17,1	1,616
0,95	347,4	22,4	1,946
1,95	373,1	12,7	1,185

раствор РЕО Tergitol TS-15–7 (таблица 2.10). Результаты этих исследований открыли широкие перспективы развития методов регулирования структуры и свойств нанопористых материалов на основе оксида алюминия, в том числе с наночастицами волокнистой структуры.