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134第16卷增刊　　　　　　　　　矿物岩石地球化学通报　　　　　　　　　1997年9月国外无机非金属多孔材料的研究应用现状与发展趋势

张术根

(中南工业大学资源环境与建筑工程学院,长沙410083)

　　关键词　无机非金属多孔材料　现状　发展趋势

1　研究应用现状特点

材料组成:以往无机多孔材料的物质组成主要限于Al2O3、SiC、铝硅酸盐、莫莱石和堇青石等,近年来已发展到包括氧化物、碳化物、氮化物、硅酸盐、磷酸盐、钛酸盐和天然矿物等无机物种。特别是硼和硅的碳化物、氮化物、氧化物、沸石、堇青石、金红石、莫莱石、高岭石、刚玉、叶蜡石和滑石等在陶瓷基多孔材料的开发应用方面取得了令人振奋的研究成果,多孔陶瓷也成为最受青睐的无机多孔材料。

材料孔径:大孔型和中孔型多孔材料研制技术难度大,已有大量成熟产品在吸音、隔热、固体颗粒过滤和大分子过滤等方面获得广泛应用。为了满足须有纳米级孔径和分子筛功能多孔材料的新型高技术产业的要求,研究开发的重点目前已从大孔型和中孔型转向微孔型多孔材料。目前多孔陶瓷最小平均孔径已从溶胶-凝胶法获得了不足3nm,个别甚至达到0.nnm级。

材料结构:一般来说,单一结构多孔材料要么孔径很难达到微孔级,要么强度远离现实应用需要。因此,为了材料性能改造和孔径控制,复合结构多孔材料及其增强处理成为目前开发研究的重点。三层结构是当前研究最有发展前途的复合结构。此外,利用层状含水硅酸盐矿物的天然结构,在以氢键、氢氧键结合层间植入ZrO2和Al2O3等组分作为支撑体,再经适当处理,可获得用途广泛、具有分子筛功能的多孔材料。

制作技术:除传统粉体烧结技术部分创新外,主要在化学气相沉积技术和溶胶-凝胶技术方面有重大突破。前者是当前最有效的孔径控制和表面改质技术,后者则可将凝胶成型烧结,直接获得多种几何形状的微孔级多孔材料。

理论研究:传统吸附扩散理论已由单层吸附模型发展到多层吸附模型,并开始定量化。新扩散理论的研究也取得突破性成果,使得高温混合气体的分离技术大大改进。此外,通过认识和划分微过滤、反向振荡和超过滤等过滤类型以及与孔径的关系,使得在液相混合物过滤方面也有改进。

应用领域:除传统的应用领域外,当前已拓宽到熔融金属过滤、高温气体净化、内燃机尾气