Co to jest materiał mezoporowaty?
Materiał mezoporowaty ma w swojej strukturze otwory o średnicy od 2 do 50 nanometrów (nm). Pod względem porowatości znajduje się pomiędzy mikroporowatym materiałem, który ma otwory mniejsze niż 2 nm, a makroporowatym materiałem, który ma otwory większe niż 50 nm. Jednym z głównych materiałów w tej klasie jest krzemionka, a większość jej naukowych zastosowań wynika z wypełniania porów materiałem wtórnym. Ponieważ otwory są tak małe, mezoporowaty materiał spowoduje inne reakcje w systemach niż sam materiał wtórny.
W fizyce por jest miarą pustej przestrzeni. Porowaty obiekt ma dużą pustkę w porównaniu z jego wielkością, podczas gdy obiekt bryłowy lub gęsty nie. W większości przypadków znaczenie porów w materiale mezoporowatym zależy od porów powierzchniowych i dostępnych. Wszelkie całkowicie zamknięte puste przestrzenie zwykle nie są opłacalne w użyciu.
Meso to przedrostek oznaczający „środek”. W tym przypadku mezoporowaty materiał bierze swoją nazwę od tego, że ma większe pory niż klasa pod nim, ale mniejsze niż klasa powyżej. Powodem, dla którego ten konkretny rozmiar jest ważny, jest po prostu jego pośredni charakter. Pod pewnymi względami działa jak większy mały materiał, a pod innymi względami działa jak mały duży materiał, pozwalając mu robić rzeczy, których inne klasy nie mogą.
Chociaż większość materiałów mezoporowatych jest na bazie krzemionki, istnieje również kilka innych rodzajów. Kilka metali lub ich początkowe zasady, takie jak cyna, tytan lub tlenek glinu, są mezoporowate. Metale te są często przejściowe, co oznacza, że aktywnie lub mają możliwość przekształcenia się w coś innego. W rezultacie stosuje się znacznie bardziej stabilne i obfite materiały krzemionkowe.
Większość zastosowań mezoporowatego materiału wynika z dwóch czynników. Po pierwsze, pory są na tyle małe, że stanowią stosunkowo niewielką część całej substancji. Dlatego, gdy system wchodzi w interakcję z materiałem, zazwyczaj reaguje tak, jakby był czysty, nawet jeśli niesie ze sobą dodatkowe substancje. Po drugie, względne pole powierzchni substancji jest znacznie większe niż wskazuje jej rozmiar. Pozwala to na przemieszczanie większych ilości materiału w tym samym rozmiarze fizycznym w porównaniu z materiałem mikroporowatym.
Główne zadania wspólnego mezoporowatego materiału można podzielić na dwie kategorie: transport i filtrację. Podczas prac transportowych pory materiału są wypełniane substancją wtórną i uwalniane. Materiały te będą oddziaływać z otoczeniem jako główny materiał, a materiał wtórny będzie po prostu jeździł. W przypadku filtracji proces działa odwrotnie: czysty materiał jest uwalniany do systemu, w którym materiały wtórne wchodzą do porów. To tworzy prostą metodę usuwania określonych materiałów ze stojącej mieszanki.